DE102018208908B3 - Abgasrückführung mit verringerter Kondensatbildung - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungsmaschine (10) mit einem Lader (11), welcher eine Turbine (12) und einen Kompressor (13) umfasst, und mit einer Vorrichtung zur Abgasrückführung, wobei bei der Abgasrückführung von der Verbrennungsmaschine ausgestoßenes Abgas durch die Turbine (12) strömt, stromabwärts der Turbine (12) mit Luft vermischt und dem Kompressor (13) zugeführt wird (41), beschrieben. Das Verfahren umfasst die Schritte, dass
- die Temperatur, der Druck und die Feuchtigkeit des Abgas-Luft-Gemisches stromaufwärts des Kompressors bestimmt wird (42),
- die maximale Feuchtigkeit des Abgas-Luft-Gemisches für die bestimmte Temperatur in Abhängigkeit vom Druck ermittelt wird (43), und
- falls die bestimmte Feuchtigkeit des Abgas-Luft-Gemisches höher ist als die ermittelte maximale Feuchtigkeit (44), der Druck des Abgas-Luft-Gemisches stromaufwärts des Kompressors auf einen Druck verringert (46) wird, für den die bestimmte Feuchtigkeit höher ist als die maximale Feuchtigkeit (45).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Verbrennungsmaschine mit Abgasrückführung. Die Erfindung betrifft zudem ein Kraftfahrzeug.
  • Moderne Dieselmotoren verwenden effiziente Niederdruck-Abgasrückführungssysteme um Stickoxide in dem von dem Verbrennungsmotor ausgestoßenen Abgas zu verringern. Um insbesondere auch zukünftigen gesetzlichen Anforderungen zu genügen, ist es erforderlich, ein möglichst geringes Emissionsniveau über den gesamten Betriebsbereich des Motors und im Hinblick auf ein möglichst breites Spektrum an Umgebungsbedingungen zu erreichen, zum Beispiel auch für einen Betrieb in Höhenlagen bis zu 1.300 m. Leistungsverluste in höheren Lagen können bei der Verwendung von Niederdruck-Abgasrückführungssystemen besser kompensiert werden, als mit Hochdruck-Abgasrückführungssystemen. Gleichzeitig sinken die Außentemperaturen beim Erreichen höherer Lagen.
  • Niedrige Außentemperaturen auf Meeresspiegelhöhe oder in größeren Höhenlagen stellen ein Risiko dafür dar, dass Wasser in dem Gemisch aus zurückgeführtem Abgas und frischer Luft vor dem Kompressor kondensiert. Wenn Kondenswasser oder Flüssigkeitstropfen von dem Kompressor mit dem Abgas-Luft-Gemisch eingesaugt werden, so kann dies zu Beschädigungen des Kompressors, insbesondere zu Beschädigungen der Kompressor-Schaufelblätter, und zu einem gänzlichen Versagen des Kompressors führen.
  • Zur Vermeidung von Kondensationswasser wird der Niederdruck-Abgasrückführungsbetrieb üblicherweise bei niedrigen Außentemperaturen abgeschaltet. Ein solches Vorgehen ist zum Beispiel im Dokument US 2004/0006978 A1 beschrieben. Die Überwachung des Kondensationsrisikos ist darüber hinaus auch in dem Dokument US 9 309 837 B2 beschrieben. In dem Dokument US 2011/0023842 A1 wird ein Verfahren zur Abgasrückführung mit einer Temperatursteuerung beschrieben. In dem Dokument DE 199 60 618 A1 wird ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung beschrieben, wobei das Druckverhältnis von Abgasgegendruck zu Ladedruck an einen Sollwert angeglichen wird.
  • Vor dem dargestellten Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Verbrennungsmaschine mit Abgasrückführung zur Verfügung zu stellen, welche das beschriebene Kondensationsrisiko vermindert und einen Betrieb einer Abgasrückführung, insbesondere einer Niederdruck-Abgasrückführung, in einem breiten Temperaturbereich erlaubt.
  • Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungsmaschine gemäß Patentanspruch 1 durch eine Vorrichtung zum Betreiben einer Verbrennungsmaschine gemäß Patentanspruch 8, sowie durch ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungsmaschine, nämlich zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, umfasst einen Lader. Der Lader umfasst eine Turbine und ein Kompressor. Die Verbrennungsmaschine ist zudem mit einer Vorrichtung zur Abgasrückführung ausgestaltet, wobei bei der Abgasrückführung von der Verbrennungsmaschine ausgestoßenes Abgas durch die Turbine strömt, stromabwärts der Turbine mit Luft vermischt und dem Kompressor zugeführt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Schritte: Die Temperatur, der Druck und die Feuchtigkeit des Abgas-Luft-Gemisches stromaufwärts des Kompressors werden bestimmt, beispielsweise gemessen. Die maximale Feuchtigkeit, beispielsweise die absolute oder die relative Feuchtigkeit, das Abgas-Luft-Gemisches wird für die bestimmte Temperatur in Abhängigkeit vom Druck ermittelt. Falls die bestimmte Feuchtigkeit des Abgas-Luft-Gemisches höher ist als die ermittelte maximale Feuchtigkeit, wird der Druck des Abgas-Luft-Gemisches stromaufwärts des Kompressors auf einen Druck verringert, für den die bestimmte Feuchtigkeit niedriger ist als die maximale Feuchtigkeit. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass durch die Verringerung des Druckes stromaufwärts des Kompressors ein Betrieb der Abgasrückführung, insbesondere ein Betrieb der Niederdruck-Abgasrückführung, in einem breiten Temperaturbereich und insbesondere auch in größeren Höhenlagen ermöglicht wird.
  • Eine Kondensation stromaufwärts des Kompressors bzw. vor dem Kompressor tritt auf, wenn die relative Feuchtigkeit des Abgas-Luft-Gemisches 100 Prozent (φ = 100%) überschreitet, mit anderen Worten wenn die entsprechende Sättigungskurve überschritten wird. Sättigungskurven sind beispielsweise in der 1 für verschiedene Drücke des Abgas-Luft-Gemisches als Funktion der Temperatur gezeigt. Ein verringerter Druck in dem Bereich, in dem das Abgas und die Luft miteinander vermischt werden, reduziert die Kondensatbildung vor dem Kompressor bzw. stromaufwärts des Kompressors oder vermeidet diese vollständig. Das bedeutet, dass bei derselben Temperatur sich die Sättigungskurve zu einem höheren Wert an absorbierbarem Wasser verschiebt, wenn der Druck herabgesetzt wird. Dies ist beispielhaft in der 2 verdeutlicht. Mit anderen Worten sinkt die Kondensationstemperatur des Gasgemisches bei einem verringerten Druck.
  • In einer bevorzugten Variante wird das Abgas-Luft-Gemisch stromaufwärts des Kompressors mittels einer Vorrichtung zum Verringern des Drucks verringert. Insbesondere kann der Druck des Abgas-Luft-Gemisches stromaufwärts des Kompressors mittels eines Venturi-Ventils verringert werden. Dies hat den Vorteil, dass auf technisch einfache Weise eine Druckabsenkung in dem Bereich, in dem Abgas und Luft miteinander vermischt werden, erzielt werden kann.
  • Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung zur Abgasrückführung einen Abgasrückführungsströmungskanal und einen Luftzufuhrströmungskanal, die miteinander über einen Abzweig strömungstechnisch verbunden sind. Das Venturi-Ventil ist dabei bevorzugt an dem Abzweig angeordnet bzw. bildet den Abzweig.
  • In einer weiteren Variante wird der Druck des Abgas-Luft-Gemisches stromaufwärts des Kompressors mittels mindestens eines steuerbaren Ventils, insbesondere mittels eines regelbaren Ventils, verringert. Dabei kann die Vorrichtung zur Abgasrückführung einen Abgasrückführungsströmungskanal und einen Luftzufuhrströmungskanal umfassen. Das mindestens eine steuerbare Ventil kann beispielsweise in dem Abgasrückführungskanal und/oder in dem Luftzufuhrströmungskanal geordnet sein. In einer bevorzugten Variante umfasst die Vorrichtung zur Abgasrückführung sowohl ein in dem Abgasrückführungsströmungskanal angeordnetes steuerbares Abgasrückführungsventil und ein in dem Luftzufuhrströmungskanal angeordnetes steuerbares Luftzufuhrventil. Auch diese Variante hat den Vorteil, dass mit technisch einfachen Mitteln der Druck stromaufwärts des Kompressors zur Vermeidung von Kondensatbildung reduziert werden kann.
  • Die maximale Feuchtigkeit kann zum Beispiel mittels temperatur- und druckabhängiger Feuchtigkeitskurven (Sättigungskurven) oder durch Nachschlagen in entsprechenden Tabellen ermittelt werden. Die verwendeten Kurven oder Tabellen können dabei vorab erstellt worden sein und ermöglichen ein schnelles Ermitteln der maximalen Feuchtigkeit für die jeweils vorhandene Temperatur und den vorhandenen Druck.
  • In einer weiteren Variante kann der Druck des Abgas-Luft-Gemisches während des Anlaufens der Verbrennungsmaschine verringert werden. Da die Abgas- und Luft-Temperaturen während des Anlaufens der Verbrennungsmaschine in der Regel geringer sind als im Anschluss an eine Aufwärmphase der Verbrennungsmaschine und/oder einer stromabwärts der Verbrennungsmaschine angeordneten Abgasnachbehandlungsvorrichtung, besteht während des Anlaufens in besonderem Maße das Risiko des Auftretens von Kondensationsflüssigkeit.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Verbrennungsmaschine umfasst einen Lader, der eine Turbine und einen Kompressor umfasst, eine Vorrichtung zur Abgasrückführung, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Temperatur, eine Vorrichtung zur Bestimmung des Drucks und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Feuchtigkeit eines Abgas-Luft-Gemisches stromaufwärts des Kompressors. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Vorrichtung zum Verringern des Drucks des Abgas-Luft-Gemisches stromaufwärts des Kompressors und eine Steuervorrichtung umfasst, die dazu ausgelegt ist, ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat dieselben Merkmale und Vorteile wie das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren.
  • Die Vorrichtung zur Abgasrückführung kann insbesondere einen Abgasrückführungsströmungskanal und einen Luftzufuhrströmungskanal umfassen, die miteinander über einen Abzweig strömungstechnisch verbunden sind. Die Vorrichtung zum Verringern des Drucks des Abgas-Luft-Gemisches umfasst vorzugsweise ein Venturi-Ventil, welches an dem Abzweig angeordnet ist oder den Abzweig bildet. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Vorrichtung zum Verringern des Drucks des Abgas-Luft-Gemisches mindestens ein steuerbares, insbesondere regelbares, Ventil umfassen, welches stromaufwärts des Abzweigs angeordnet ist. Zum Beispiel kann es sich bei dem mindestens einen Ventil um ein Luftzufuhrventil handeln, welches in dem Luftzufuhrströmungskanal angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das mindestens eine Ventil als Abgaszufuhrventil ausgestaltet sein, welches in dem Abgaszufuhrströmungskanal angeordnet ist. In einer besonders vorteilhaften Variante ist in dem Luftzufuhrströmungskanal ein steuerbares, insbesondere regelbares, Luftzufuhrventil angeordnet und in dem Abgaszufuhrströmungskanal ein steuerbares, insbesondere regelbares Abgaszufuhrventil angeordnet. Mittels dieser beiden Ventile lässt sich der Druck stromaufwärts des Kompressors auf einfache Weise effizient steuern, insbesondere regeln.
  • Bei der Verbrennungsmaschine handelt es sich um einen Verbrennungsmotor.
  • Vorzugsweise ist die Vorrichtung zur Abgasrückführung zur Niederdruck-Abgasrückführung ausgelegt. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere im Zusammenhang mit Niederdruck-Abgasrückführungssystemen von Vorteil, da sie den Betrieb der Niederdruck-Abgasrückführung auch bei niedrigen Temperaturen und in größeren Höhenlagen ermöglicht.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Verbrennungsmaschine, insbesondere zum Betreiben eines Verbrennungsmotors. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug hat die oben bereits beschriebenen Merkmale und Vorteile. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein Motorrad handeln.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wird, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • 1 zeigt schematisch ein Diagramm, in welchem die Feuchtigkeits-Sättigungskurven für verschiedene Drücke in Abhängigkeit von der Temperatur dargestellt sind.
    • 2 zeigt schematisch das in der 1 gezeigte Diagramm mit weiteren Veranschaulichungen.
    • 3 zeigt schematisch eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben einer Verbrennungsmaschine.
    • 4 zeigt schematisch eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben einer Verbrennungsmaschine.
    • 5 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
    • 6 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren in Form eines Flussdiagramms.
  • Die 1 zeigt schematisch ein Diagramm, in welchem die Feuchtigkeits-Sättigungskurven für verschiedene Drücke in Abhängigkeit von der Temperatur dargestellt sind. Auf der x-Achse ist die Feuchtigkeit in Kilogramm Wasser pro Kilogramm trockenem Abgas-Luft-Gemisch aufgetragen. Auf der y-Achse ist die Temperatur T in Grad Celsius (C°) aufgetragen. Die Kurve 1 stellt eine Sättigungskurve für einen Druck des Abgas-Luft-Gemisches von 0,75 bar dar. Sie kennzeichnet mit anderen Worten eine relative Feuchtigkeit des Abgas-Luft-Gemisches von φ = 100% bei 0,75 bar. Die Kurve 2 kennzeichnet die Sättigungskurve eines Abgas-Luft-Gemisches bei einem Druck von 0,9 bar. Die Kurve 3 kennzeichnet eine Sättigungskurve eines Abgas-Luft-Gemisches bei einem Druck von 1,0 bar. Weitere Sättigungskurven sind beispielhaft mit der Bezugsziffer 5 gekennzeichnet. Der Pfeil 4 kennzeichnet für die Sättigungskurve 3 den Bereich, in welchen Kondensation auftritt. Verringert sich also die Temperatur in Richtung des Pfeils 4 oder erhöht sich die Feuchtigkeit in Richtung des Pfeils 4, so kommt es zu Kondensation.
  • Die 2 zeigt schematisch das in der 1 gezeigte Diagramm, wobei die Kurve 2 zur Vereinfachung nicht eingezeichnet ist. Liegt beispielsweise die Temperatur T bei 20°C und der Druck bei 1,0 bar, so befindet sich der Zustand des Abgas-Luft-Gemisches bei Punkt 6 des Diagramms, also auf der Sättigungskurve. Es tritt unter diesen Betriebsbedingungen demnach keine Kondensation auf. Sinkt jedoch die Umgebungstemperatur, beispielsweise auf 15°C, so tritt bei einem Druck des Abgas-Luft-Gemisches von 1,0 bar Kondensation auf, da der Zustand sich dann bei Punkt 7, also im Bereich der Kondensation befindet. Die Temperaturdifferenz mit ΔT gekennzeichnet. Das gleiche gilt, wenn sich die Feuchtigkeit, also der Wassergehalt, in dem Abgas-Luft-Gemisch erhöht, beispielsweise um ΔH2O. Auch in diesem Fall tritt bei einer Umgebungstemperatur von 20°C und einem Druck von 1,0 bar Kondensation auf. Der Zustand des Abgas-Luft-Gemisches ist in diesem Fall mit der Bezugsziffer 8 gekennzeichnet.
  • Wird in beiden Varianten, also bei einem Absinken der Temperatur T des Abgas-Luft-Gemisches, zum Beispiel verursacht durch eine gesunkene Umgebungstemperatur, oder bei einem Erhöhen der Feuchtigkeit des Abgas-Luft-Gemisches, zum Beispiel verursacht durch eine Erhöhung der Abgasrückführrate, der Druck verringert, im vorliegenden Beispiel auf maximal 0,75 bar, so befinden sich die beispielhaft gezeigten Zustände 7 und 8 auf der Sättigungskurve mit dem Ergebnis, dass keine Kondensation auftritt. Es kann damit auch unter den genannten Umständen eine Abgasrückführung, insbesondere eine Niederdruck-Abgasrückführung, vorgenommen werden.
  • Die 3 zeigt eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben einer Verbrennungsmaschine, beispielsweise eines Verbrennungsmotors. Die Vorrichtung 40 umfasst einen Verbrennungsmotor 10 und einen mit diesem verbundenen Lader 11. Der Lader 11 umfasst eine Turbine 12 und einen Kompressor 13. Über einen Strömungskanal 14 wird Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor 10 geleitet, in diesem verbrannt und das entstehende Abgas durch den Strömungskanal 15 zur Turbine 12 geleitet. Nach dem Verlassen der Turbine 12 strömt das Abgas durch einen Strömungskanal 16 zu einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung 17.
  • Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 17 kann zum Beispiel einen Dieseloxidationskatalysator 18 und/oder einen Dieselpartikelfilter 19 oder eine andere Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfassen. Das die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 17 verlassende Abgas wird durch den Strömungskanal 20 entweder ausgestoßen oder über den Strömungskanal 21 zurückgeführt. Das Abgas wird durch den Strömungskanal 21 zu einem Niederdruck-Abgasrückführungskühler 22 geleitet. Stromabwärts des Kühlers 22 ist ein Niederdruck-Abgasrückführungsventil 23 angeordnet. Dieses Ventil 23 ist vorzugsweise steuerbar, insbesondre regelbar.
  • Der Abgasrückführungsströmungskanal 21 mündet an einem Abzweig 25 strömungstechnisch in einen Luftzufuhrströmungskanal 24. Über den Luftzufuhrströmungskanal 24 wird Umgebungsluft angesaugt. In der gezeigten Variante umfasst der Luftzufuhrströmungskanal 24 ein Luftzufuhrventil 26, welches steuerbar, insbesondere regelbar ausgestaltet ist. Es kann ein Kombiventil anstelle der Ventile 23 und 26 eingesetzt werden.
  • Stromabwärts des Abzweigs 25 wird das zurückgeführte Abgas mit der angesaugten Luft in einem Bereich 28 vermischt. In diesem Mischbereich 28 besteht besonders das Risiko des Auftretens von Kondensation. Dies ist mit der Bezugsziffer 27 gekennzeichnet. Der Abzweig 25 und der Mischbereich 28 des Strömungskanals sind stromaufwärts des Kompressors 13 angeordnet. Das Abgas-Luft-Gemisch, welches in dem Strömungskanalbereich 28 erzeugt wurde, wird von dem Kompressor 13 angesaugt und in diesem komprimiert. Das den Kompressor 13 verlassene Abgas-Luft-Gemisch wird über den Strömungskanal 30 über einen Ladeluftkühler 31 zu dem Verbrennungsmotor 10 zurückgeführt.
  • Optional kann zwischen dem Strömungskanal 15 und dem Strömungskanal 30 ein Hochdruck-Abgasrückführungskanal 32 angeordnet sein. Dieser Strömungskanal 32 umfasst vorzugsweise ein Hochdruck-Abgasrückführungsventil 33.
  • Die Vorrichtung 40 umfasst zudem eine Vorrichtung zum Bestimmen der Temperatur 36 des Abgas-Luft-Gemisches im Bereich des Strömungskanals 28, eine Vorrichtung zum Bestimmen des Drucks 37 des Abgas-Luft-Gemisches in dem Strömungskanal 28 und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Feuchtigkeit 38 im Bereich des Strömungskanals 28. Diese Größen können auch durch geeignete Rechenmodelle bestimmt werden.
  • Zur Vermeidung von Kondensation stromaufwärts des Kompressors 13 wird in der gezeigten Variante mittels der Ventile 23 und 26 der Druck des Abgas-Luft-Gemisches in Abhängigkeit von dessen Temperatur und dessen Feuchtigkeit soweit abgesenkt, dass eine durch entsprechende Sättigungskurven festgelegte maximale Feuchtigkeit unterschritten wird. Die maximale Feuchtigkeit kann dabei anhand von in den 1 und 2 beispielhaft gezeigten Sättigungskurven für jede Temperatur und jeden Druck individuell bestimmt werden, beispielsweise abgelesen oder berechnet werden.
  • Die 4 zeigt eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben einer Verbrennungsmaschine 40. Zusätzlich zu der in der 3 gezeigten Variante ist an dem Abzweig 25 ein Venturi-Ventil 35 angeordnet. Das Venturi-Ventil 35 bildet mit anderen Worten den Abzweig 25. Es bewirkt die Erzeugung von Unterdruck im Mischbereich 28.
  • Die 5 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 50. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung 40.
  • Die 6 zeigt schematisch eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms. In Schritt 41 wird Abgas stromabwärts der Turbine mit Luft vermischt und dem Kompressor 13 zugeführt. In Schritt 42 wird die Temperatur, der Druck und die Feuchtigkeit des Abgas-Luft-Gemisches stromaufwärts 28 des Kompressors 13 bestimmt, beispielsweise gemessen. In Schritt 43 wird die maximale Feuchtigkeit, beispielsweise die absolute oder die relative maximale Feuchtigkeit, des Abgas-Luft-Gemisches für die in Schritt 42 bestimmte Temperatur in Abhängigkeit vom Druck ermittelt. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von Sättigungskurven, wie insbesondere in den 1 und 2 gezeigt, erfolgen.
  • In Schritt 44 wird die in Schritt 42 bestimmte Feuchtigkeit mit der in Schritt 43 ermittelten maximalen Feuchtigkeit verglichen. Ist die bestimmte Feuchtigkeit geringer als die maximale Feuchtigkeit, so wird das Verfahren bei Schritt 42 fortgesetzt. Ist die bestimmte Feuchtigkeit höher als die maximale Feuchtigkeit, so wird in Schritt 45 der maximale Druck bestimmt, für den bei der bestimmten Temperatur und der bestimmten Feuchtigkeit die bestimmte Feuchtigkeit geringer ist als die maximale Feuchtigkeit. Dies kann mit den in Schritt 43 bestimmten Daten erfolgen. Anschließend wird in Schritt 46 der Druck des Abgas-Luft-Gemisches stromaufwärts des Kompressors 13 auf einen Druck von höchstens dem in Schritt 45 bestimmten maximalen Druck verringert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Sättigungskurve bei 0,75 bar
    2
    Sättigungskurve bei 0,9 bar
    3
    Sättigungskurve bei 1,0 bar
    4
    Kondensationsbereich
    5
    Sättigungskurven bei mehr als 1 bar
    6
    Zustand des Abgas-Luft-Gemisches bei 20°C und 1,0 bar
    7
    Zustand des Abgas-Luft-Gemisches bei 15°C und 0,75 bar
    8
    Zustand des Abgas-Luft-Gemisches bei 20°C und 0,75 bar
    10
    Verbrennungsmotor
    11
    Lader
    12
    Turbine
    13
    Kompressor
    14
    Strömungskanal
    15
    Strömungskanal
    16
    Strömungskanal
    17
    Abgasnachbehandlungsvorrichtung
    18
    Dieseloxidationskatalysator
    19
    Dieselpartikelfilter
    20
    Strömungskanal
    21
    Strömungskanal
    22
    Niederdruck-Abgasrückführungskühler
    23
    Niederdruck-Abgasrückführungsventil
    24
    Luftzufuhrströmungskanal
    25
    Abzweig
    26
    Luftzufuhrventil
    27
    Kondensationsrisiko
    28
    Mischbereich
    30
    Strömungskanal
    31
    Ladeluftkühler
    32
    Hochdruck-Abgasrückführungskanal
    33
    Hochdruck-Abgasrückführungsventil
    35
    Venturi-Ventil
    36
    Vorrichtung zum Bestimmen der Temperatur
    37
    Vorrichtung zum Bestimmen des Drucks
    38
    Vorrichtung zum Bestimmen der Feuchtigkeit
    40
    Vorrichtung zum Betreiben einer Verbrennungsmaschine
    41
    Mischen von Abgas und Luft
    42
    Bestimmen von Temperatur, Druck und Feuchtigkeit des Abgas-Luft-Gemisches
    43
    Bestimmen der maximalen Feuchtigkeit
    44
    bestimmte Feuchtigkeit höher als maximale Feuchtigkeit?
    45
    Bestimmen des maximalen Drucks für die bestimmte Feuchtigkeit und die bestimmte Temperatur
    46
    Verringern des Drucks auf einen Druck von höchstens dem maximalen Druck
    50
    Kraftfahrzeug
    T
    Temperatur
    ΔT
    Temperaturdifferenz
    ΔH2O
    Kondensatbildung

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (10) mit einem Lader (11), welcher eine Turbine (12) und einen Kompressor (13) umfasst, und mit einer Vorrichtung zur Abgasrückführung, wobei bei der Abgasrückführung von dem Verbrennungsmotor ausgestoßenes Abgas durch die Turbine (12) strömt, stromabwärts der Turbine (12) mit Luft vermischt und dem Kompressor (13) zugeführt wird (41), dadurch gekennzeichnet, dass - die Temperatur, der Druck und die Feuchtigkeit des Abgas-Luft-Gemisches stromaufwärts des Kompressors bestimmt wird (42), - die maximale Feuchtigkeit des Abgas-Luft-Gemisches für die bestimmte Temperatur in Abhängigkeit vom Druck ermittelt wird (43), und - falls die bestimmte Feuchtigkeit des Abgas-Luft-Gemisches höher ist als die ermittelte maximale Feuchtigkeit (44), der Druck des Abgas-Luft-Gemisches stromaufwärts des Kompressors auf einen Druck verringert (46) wird, für den die bestimmte Feuchtigkeit niedriger ist als die maximale Feuchtigkeit (45).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Abgas-Luft-Gemisches stromaufwärts des Kompressors (13) mittels einer Vorrichtung zum Verringern des Drucks (23, 26, 35) verringert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Abgasrückführung einen Abgasrückführungsströmungskanal (21) und einen Luftzufuhrströmungskanal (24) umfasst, die miteinander über einen Abzweig (25) strömungstechnisch verbunden sind, wobei ein Venturi-Ventil (35) an dem Abzweig (25) angeordnet ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Abgas-Luft-Gemisches stromaufwärts des Kompressors (13) mittels mindestens eines steuerbaren Ventils (23, 26) verringert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Abgasrückführung einen Abgasrückführungsströmungskanal (21) und einen Luftzufuhrströmungskanal (24) umfasst, und das mindestens eine steuerbare Ventil an dem Abgasrückführungsströmungskanal (23) und/oder an dem Luftzufuhrströmungskanal (26) angeordnet ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Feuchtigkeit mittels temperatur- und druckabhängiger Feuchtigkeitskurven (1, 2, 3, 5) oder durch Nachschlagen in Tabellen ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Abgas-Luft-Gemisches während des Anlaufens des Verbrennungsmotors (10) verringert wird.
  8. Vorrichtung (40) zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (10), welcher einen Lader (11), der eine Turbine (12) und einen Kompressor (13) umfasst, eine Vorrichtung zur Abgasrückführung, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Temperatur (36), eine Vorrichtung zur Bestimmung des Drucks (37) und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Feuchtigkeit (38) eines Abgas-Luft-Gemisches stromaufwärts des Kompressors (13) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Vorrichtung zum Verringern des Drucks (23, 26, 35) des Abgas-Luft-Gemisches stromaufwärts des Kompressors (13) und eine Steuervorrichtung, die dazu ausgelegt ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen, umfasst.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Abgasrückführung einen Abgasrückführungsströmungskanal (21) und einen Luftzufuhrströmungskanal (24) umfasst, die miteinander über einen Abzweig (25) strömungstechnisch verbunden sind, und die Vorrichtung zum Verringern des Drucks des Abgas-Luft-Gemisches ein Venturi-Ventil (35) umfasst, welches an dem Abzweig (25) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Abgasrückführung einen Abgasrückführungsströmungskanal (21) und einen Luftzufuhrströmungskanal (24) umfasst, die miteinander über einen Abzweig (25) strömungstechnisch verbunden sind, und die Vorrichtung zum Verringern des Drucks des Abgas-Luft-Gemisches mindestens ein steuerbares Ventil (23, 26) umfasst, welches stromaufwärts des Abzweigs (25) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Verringern des Drucks des Abgas-Luft-Gemisches ein Luftzufuhrventil (26) und/oder ein Abgaszufuhrventil (23) umfasst.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Abgasrückführung zur Niederdruck-Abgasrückführung ausgelegt ist.
  13. Kraftfahrzeug (50), welches eine Vorrichtung (40) zum Betreiben eines Verbrennungsmotors gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11 umfasst.
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