DE102018209698A1 - Verfahren und Steuergerät zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung, Antriebsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung (1), die einen Verbrennungsmotor (2), einen Abgasturbolader (9) mit einer Turbine (11) und einem Verdichter (10), ein dem Verbrennungsmotor nachgeschaltetes Abgasnachbehandlungssystem (19) und eine Sekundärlufteinrichtung (27) aufweist, die eine stromabwärts des Verdichters (10) abzweigende und zu einem Abgaskanal (16) des Abgasnachbehandlungssystems stromaufwärts der Turbine (11) führende Sekundärluftleitung (25) sowie eine mit dem Abgasturbolader (9) gekoppelte elektrische Maschine (10) aufweist, und wobei die Sekundärlufteinrichtung (27) zumindest zweitweise dazu angesteuert wird, den Abgasturbolader (9) mittels der elektrischen Maschine (10) anzutreiben, um Frischluft durch die Sekundärluftleitung (25) in den Abgaskanal (16) zu fördern. Es ist vorgesehen, dass die Sekundärlufteinrichtung (27) während eines Verbrennungsbetriebs des Verbrennungsmotors (2) mit Kraftstoffüberschuss angesteuert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung, die einen Verbrennungsmotor, einen Abgasturbolader mit einer Turbine und mit einem Verdichter, ein dem Verbrennungsmotor nachgeschaltetes Abgasnachbehandlungssystem und eine Sekundärlufteinrichtung aufweist, wobei die Sekundärlufteinrichtung eine stromabwärts des Verdichters abzweigende und zu einem Abgaskanal des Abgasnachbehandlungssystems stromaufwärts der Turbine führende Sekundärluftleitung sowie eine mit dem Abgasturbolader gekoppelte elektrische Maschine aufweist, und wobei die Sekundärlufteinrichtung zumindest zweitweise dazu angesteuert wird, den Abgasturbolader mittels der elektrischen Maschine anzutreiben, um Frischluft durch die Sekundärluftleitung in den Abgaskanal zu fördern.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Steuergerät zum Betreiben einer derartigen Antriebsvorrichtung sowie eine Antriebsvorrichtung mit einem solchen Steuergerät.
  • Stand der Technik
  • Verfahren und Steuergeräte sowie Antriebsvorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. So offenbart insbesondere die Offenlegungsschrift WO 2017/016720 A1 ein Verfahren und eine Antriebsvorrichtung der gattungsgemäßen Art. Mittels einer Sekundärlufteinrichtung wird durch einen Sekundärluftkanal ein Teil des vom Verdichter kommenden Frischluftstroms abgezweigt und als Sekundärluft direkt in das Abgas des Verbrennungsmotors stromaufwärts von einer Abgasnachbehandlungseinrichtung und insbesondere einer Turbine, die mit dem Verdichter gekoppelt ist, eingeblasen, um durch eine exotherme Reaktion in dem Abgaskanal einen stromabwärts liegenden Katalysator schneller aufzuheizen und auf Betriebstemperatur zu bringen.
  • Aus der Offenlegungsschrift EP 2 309 102 A1 ist außerdem ein Verfahren bekannt, bei welchem stromabwärts der Turbine im Abgaskanal Sekundärluft eingeblasen wird, um einen Partikelfilter zu regenerieren. Aus der Offenlegungsschrift US 4,404,805 A1 ist des Weiteren ein Verbrennungsmotor mit einem Abgasturbolader bekannt, bei welchem der vom Verdichter verdichtete Luftstrom zusätzlich erhitzt wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch Bewirken einer exothermen Reaktion im Abgaskanal stromaufwärts der Turbine die im Abgas enthaltene Energie/Enthalpie erhöht wird, wodurch sich Vorteile für den Betrieb des Verbrennungsmotors sowie des Abgasnachbehandlungssystems ergeben. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Sekundärlufteinrichtung während eines Verbrennungsbetriebs des Verbrennungsmotors mit Kraftstoffüberschuss angesteuert wird. Während der Verbrennungsmotor also mit Kraftstoffüberschuss betrieben wird, wodurch sich Kraftstoffbestandteile auch im Abgas des Verbrennungsmotors befinden, wird durch die Sekundärlufteinrichtung verdichtete Frischluft in den Abgaskanal eingebracht und mit dem angefetteten Gasgemisch des Verbrennungsmotors vermischt, wodurch der Sauerstoff mit dem verbliebenen Kraftstoff exotherm reagiert.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird in einem Betriebsbereich des Verbrennungsmotors mit reduziertem Wirkungsgrad die elektrische Maschine generatorisch betrieben. Durch die erhöhte Energie im Abgas wird die Turbine des Abgasturboladers angetrieben, und diese zusätzliche Energie durch die elektrische Maschine im generatorischen Betrieb genutzt und zur elektrischen Energie gewandelt. Hierdurch ist beispielsweise eine Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs, welches die Antriebsvorrichtung aufweist, aufladbar. Ein Betriebsbereich mit reduziertem Wirkungsgrad liegt insbesondere bei niedrigen Drehzahlen und/oder Lastanforderungen des Verbrennungsmotors, der insbesondere als Hubkolbenmotor ausgebildet ist, vor. Die Turbinenleistung steigt signifikant in Folge des deutlich angehobenen Abgasmassenstroms mit angehobenem Enthalpieangebot. Gleichzeitig wird der Turbinenarbeitspunkt aus Rand-Betriebspunkten mit schlechtem Wirkungsgrad in Betriebspunkte mit deutlich besserem Wirkungsgrad verschoben. Die sich dadurch einstellende Überschussleistung der Turbine wird durch den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine ausgenutzt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird bevorzugt in einem Betriebsbereich des Verbrennungsmotors mit hoher Lastanforderung die elektrische Maschine in einen Leerlaufbetrieb geschaltet oder motorisch betrieben. Dadurch wirken der erhöhte Abgasmassenstrom und die darin enthaltene erhöhte Energie stützend für den Abgasturbolader, wodurch die Brennkraftmaschine höhere Drehmomente erreichen und der angeforderten hohen Lastanforderung gerecht werden kann. Vorzugsweise wird die elektrische Maschine im Leerlaufbetrieb derart betrieben, dass die magnetischen Haltekräfte durch eine elektrische Ansteuerung und Antriebswicklung überwunden werden, sodass die an der Turbine verrichtete Arbeit des Massenstroms nicht durch magnetische Halte- beziehungsweise Rastkräfte der elektrischen Maschine verringert werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Sekundärlufteinrichtung in Abhängigkeit von einer reduzierten Lastanforderung angesteuert, um mit Hilfe einer exothermen Reaktion in dem Abgaskanal stromaufwärts der Turbine die Drehzahl des Abgasturboladers zumindest im Wesentlichen aufrecht zu erhalten. Bei einer reduzierten, insbesondere plötzlich reduzierten Lastanforderung, bei welcher insbesondere aus einem Hochlastzustand in einen Niederlastzustand gewechselt wird, ist es von Vorteil, durch die exotherme Reaktion einen zyklischen Strömungsabriss am Verdichter in Folge einer weit geschlossenen Drosselklappe zu vermeiden. Durch den erhöhten Abgasmassenstrom wird die Drehzahl des Abgasturboladers und dadurch eine Verdichtung beziehungsweise eine Drehzahl des Verdichters aufrechterhalten, sodass der Verdichter für eine erfolgende Wiederbeschleunigung schnell zur Verfügung steht. Das Überangebot an Ladeluft/Frischluft wird dann als Sekundärluft in das Abgassystem überführt, um die Drehzahl des Abgasturboladers möglichst hoch zu halten.
  • Alternativ wird mit Rücksicht auf den Kraftstoffverbrauch bei insbesondere plötzlich reduzierter Lastanforderung in Verbindung mit einer Schubabschaltung des Verbrennungsmotors nur Luft, also ohne Anfettung durch Kraftstoff und damit ohne erfolgende exotherme Reaktion, in den Abgaskanal stromaufwärts der Turbine eingeblasen. Hierzu wird bevorzugt in Abhängigkeit von einer reduzierten Lastanforderung die Sekundärlufteinrichtung angesteuert und der Kraftstoffüberschuss reduziert.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Frischluft durch einen weiteren Sekundärluftkanal unmittelbar stromaufwärts eines Partikelfilters in den Abgaskanal gefördert wird. Hierdurch wird eine Regeneration des Partikelfilters gezielt durch ein erhöhtes Angebot von Sauerstoff optimiert. Insbesondere wird dabei als Partikelfilter ein 3-Wege-Kat-Partikelfilter verwendet.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der durch die Sekundärluftleitung geförderte Frischluftstrom derart gewählt beziehungsweise eingestellt, dass sich in dem Abgaskanal vor dem Partikelfilter oder spätestens stromabwärts der weiteren Sekundärluftleitung ein stöchiometrisches Gasgemisch in dem Abgaskanal einstellt, sodass in vorteilhafter Weise die Abgasemissionen in dem Abgasnachbehandlungssystem reduziert werden können.
  • Das erfindungsgemäße Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 9 zeichnet sich dadurch aus, dass es speziell dazu hergerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Es ergeben sich dadurch die bereits genannten Vorteile.
  • Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich durch das erfindungsgemäße Steuergerät aus. Es ergeben sich die genannten Vorteile.
  • Insbesondere zweigt die Sekundärluftleitung unmittelbar nach dem Verdichter ab, sodass die Sekundärluft mit hohem Druck in das Abgasnachbehandlungssystem förderbar ist beziehungsweise gefördert wird.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Sekundärluftleitung unmittelbar nach dem Verbrennungsmotor, insbesondere nach Brennräumen beziehungsweise Auslassventilen des Verbrennungsmotors in den Abgaskanal mündet, sodass die maximale Wegstrecke bis zur stromabwärts liegenden Turbine für eine exotherme Reaktion der Sekundärluft mit in dem Abgas zurückgebliebenen Kraftstoffbestandteilen ausgenutzt wird.
  • Bevorzugt ist die elektrische Maschine als Medienstrommaschine ausgebildet und in den Verdichter integriert. Dadurch wird erreicht, dass der Frischluftstrom durch die Medienstrommaschine selbst strömt und dadurch beispielsweise den Stator und Rotor der elektrischen Maschine kühlt. Darüber hinaus ergeben sich Bauraumvorteile.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass ein weiterer Sekundärluftkanal stromabwärts des Verdichters abzweigt oder von dem einen Sekundärluftkanal abzweigt, und stromaufwärts unmittelbar vor einem Partikelfilter des Abgasnachbehandlungssystems in den Abgaskanal mündet. Es ergeben sich dadurch die bereits genannten Vorteile in Bezug auf die Regeneration des Partikelfilters.
  • Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
    • 1 eine vorteilhafte Antriebsvorrichtung in einer vereinfachten Darstellung und
    • 2 ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben der Antriebsvorrichtung.
  • Die 1 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 wenigstens 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 einen Frischluftkanal von dem Abgasturbolader 9 zugeführt wird, wobei in dem Frischluftkanal zwischen Verdichter 10 und Verbrennungsmotor 2 optional ein Ladeluftkühler 13, ein Temperatur- und/oder Drucksensor 14 sowie eine Drosselklappeneinrichtung 15 angeordnet sind. Von dem Abgasventil 6 führt ein Abgaskanal 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 Partikelfilter 20 und einen Hauptkatalysator 21 aufweist.
  • 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 Medienstrommaschine ausgebildet, die einen auf der Welle 12 angeordneten Rotor 23 und einen den Rotor 23 gehäusefest umgebenden Stator 24 umfasst. Die Medienstrommaschine 22 ist in dem Saugkanal des Verdichters 10 angeordnet, sodass die angesaugte Luft, zunächst die Medienstrommaschine 22 durchströmt und dann verdichtet wird.
  • 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.
  • 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.
  • 2 zeigt nunmehr anhand eines Flussdiagramms ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben der Antriebsvorrichtung 1 aus 1.
  • Das Verfahren beginnt in Schritt S1 mit der Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtung 1. Im darauffolgenden Schritt S2 wird die Sekundärlufteinrichtung 27, die insbesondere durch den Sekundärluftkanal 25 und das Ventil 26 sowie optional die elektrische Maschine 22 gebildet ist, Frischluft stromabwärts des Verdichters 10 abgezweigt und in den Abgaskanal 16 des Abgasnachbehandlungssystems 19 stromaufwärts der Turbine 11 gefördert, wenn der Verbrennungsmotor 2 mit einem Kraftstoffüberschuss betrieben wird, sodass im Abgas des Verbrennungsmotors 2, das in den Abgaskanal 16 gelangt, Kraftstoffbestandteile verbleiben. Insbesondere mündet die Sekundärluftleitung 27 unmittelbar nach den Auslassventilen 6 des Verbrennungsmotors 2 in den Abgaskanal 16.
  • In einem Schritt S3 erfolgt eine Abfrage, in welchem Betriebszustand sich der Verbrennungsmotor 2 befindet. Wird der Verbrennungsmotor 2 mit reduziertem Wirkungsgrad, beispielsweise mit niedriger Drehzahl und/oder niedriger Lastanforderung betrieben (I), so wird in einem darauffolgenden Schritt S4 die elektrische Maschine mithilfe der in dem Abgaskanal 16 erfolgten exothermen Reaktion, die zu einem erhöhten Massenstrom und Energiegehalt führt, der an der Turbine 11 Arbeit verrichtet, generatorisch betrieben, um elektrische Energie zu erzeugen. Die Turbinenleistung steigt signifikant in Folge des erhöhten Abgasmassenstroms und des angehobenen Enthalpieangebots. Gleichzeitig wird der Turbinenarbeitspunkt aus (Rand)-Betriebspunkten mit schlechtem Wirkungsgrad in Betriebspunkte mit deutlich besserem Wirkungsgrad verschoben. Die sich dadurch einstellende Überschussleistung der Turbine 11 wird nunmehr generatorisch genutzt.
  • Ergibt die Abfrage in Schritt S3, dass der Verbrennungsmotor 2 in einem Betriebsbereich mit hoher Lastanforderung betrieben wird (II), so wird in einem Schritt S5 die elektrische Maschine in einen Leerlaufbetrieb geschaltet oder motorisch betrieben, um eine erhöhte Verdichtung der Frischluft zu erreichen. Durch das Schalten in den Leerlaufbetrieb wird erreicht, dass die an der Turbine 11 umgesetzte Arbeit des Abgasmassenstroms effizient in eine Verdichterleistung übersetzt wird. Insbesondere wird dazu die elektrische Maschine derart angesteuert, dass magnetische Halte- oder Rastkräfte überwunden werden oder eine Art Segelbetrieb in einer leicht laufenden Welle 12 erreicht wird. Alternativ wird die elektrische Maschine 9 motorisch angetrieben, um ein zusätzliches Drehmoment auf den Verdichter 10 und damit eine erhöhte Verdichterleistung zu erreichen. In diesem Betriebsmodus wird die gestiegene Turbinenleistung im Verdichter zur Verfügung gestellt, sodass ein erhöhtes Ladedruckangebot dargestellt wird. Durch die gegebenenfalls elektromotorisch betriebene elektrische Maschine 22 wird ein elektromotorischer Boost-Betrieb erreicht, insbesondere in einem Volllastbetrieb des Verbrennungsmotors 2, oder reduziert (im Betrieb unterhalb einer Volllastanforderung). Die gesteigerte Leistung des Verdichters 10 kann beispielsweise dazu genutzt werden, um eine vergrößerte Turbine 11 zur Reduzierung des Abgasgegendrucks und damit zur Reduzierung eines Kraftstoffverbrauchs einzusetzen, und/oder für eine Kleinerdimensionierung (Downsizing) der elektrischen Maschine 22.
  • Ergibt die Anfrage in Schritt S3, dass der Verbrennungsmotor 2 mit einer reduzierten, insbesondere plötzlich reduzierten Lastanforderung betrieben wird (III), so wird die Sekundärlufteinrichtung 27 in einem Schritt S6 angesteuert, um durch die exotherme Reaktion in dem Abgaskanal 16 stromaufwärts der Turbine eine Drehzahl des Abgasturboladers 9 zumindest im Wesentlichen aufrecht zu erhalten. Somit wird beispielsweise bei plötzlicher Gaswegnahme ein zyklischer Strömungsabriss am Verdichter 10 in Folge einer weit geschlossenen Drosselklappe beziehungsweise Drosselklappeneinrichtung 15 vermieden. Gleichzeitig wird die Drehzahl des Abgasturboladers 9 mit Rücksicht auf eine potentiell schnell zu erfolgenden Wiederbeschleunigung nicht unnötig weit reduziert, sondern aufrechterhalten. Dies wird durch das Überangebot an Ladeluft mittels der Sekundärlufteinrichtung 27 erreicht, die durch die exotherme Reaktion im Abgaskanal 16 für einen Weiterbetrieb der Turbine 11 und damit des Abgasturboladers 9 führt.
  • Alternativ wird mit Rücksicht auf den Kraftstoffverbrauch in einem derartigen Betriebszustand in Verbindung mit einer Schubabschaltung in einem Schritt S7 der Kraftstoffüberschuss reduziert, die Kraftzufuhr also gedrosselt, sodass nur Luft, also ohne Anfettung und ohne exotherme Reaktion, in den Abgaskanal 16 eingeblasen wird.
  • Optional ist ein weiterer Sekundärluftkanal 28 mit einem Sekundärluftventil 29 vorhanden, durch welchen Frischluft stromabwärts des Verdichters 10 abgezweigt und unmittelbar stromaufwärts des Partikelfilters 20 in den Abgaskanal 16 des Abgasnachbehandlungssystems 19 eingespeist wird. Für eine Regeneration des Partikelfilters wird das Ventil 29 geöffnet und Sekundärluft dem Partikelfilter 20, insbesondere während eines Betriebs des Verbrennungsmotors 2 mit Kraftstoffüberschuss zugeführt, sodass eine vorteilhafte Regeneration des Partikelfilters erfolgt. Insbesondere zweigen die Sekundärluftkanäle 28, 27 von derselben Entnahmestelle stromabwärts des Verdichters 10 im Frischluftkanal ab.
  • In einer weiteren Abfrage wird in einem Schritt S8 die Zusammensetzung des Gasgemischs stromabwärts spätestens der zweiten Sekundärlufteinblasstelle der weiteren Sekundärluftleitung 28, also unmittelbar stromaufwärts des Partikelfilters 20 überwacht, und die Sekundärlufteinrichtung 27, also die Sekundärluftleitung 25 mit Ventil 26, die weitere Sekundärluftleitung 28 mit Ventil 29 und/oder die elektrische Maschine 9 derart angesteuert, dass sich ein stöchiometrisches Gasgemisch spätestens stromabwärts der Mündungsstelle der weiteren Sekundärluftleitung 28 in den Abgaskanal 16 einstellt.
  • Das zuvor beschriebene Verfahren wird bevorzugt durch ein speziell dafür hergerichtetes Steuergerät 30 durchgeführt, das in 1 angedeutet ist.
  • Die unterschiedlichen Verfahrensoptionen gemäß der Varianten I, II und III können auch einzeln in dem Steuergerät 30, also ohne Auswahlmöglichkeit zwischen den verschiedenen Verfahren implementiert sein. Vorteilhafterweise sind jedoch zumindest zwei der genannten Varianten I, II und III in dem Steuergerät 30 implementiert, um im Betrieb zwischen den Verfahren wechseln zu können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2017/016720 A1 [0003]
    • EP 2309102 A1 [0004]
    • US 4404805 A1 [0004]

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung (1), die einen Verbrennungsmotor (2), einen Abgasturbolader (9) mit einer Turbine (11) und einem Verdichter (10), ein dem Verbrennungsmotor nachgeschaltetes Abgasnachbehandlungssystem (19) und eine Sekundärlufteinrichtung (27) aufweist, die eine stromabwärts des Verdichters (10) abzweigende und zu einem Abgaskanal (16) des Abgasnachbehandlungssystems stromaufwärts der Turbine (11) führende Sekundärluftleitung (25) sowie eine mit dem Abgasturbolader (9) gekoppelte elektrische Maschine (10) aufweist, und wobei die Sekundärlufteinrichtung (27) zumindest zweitweise dazu angesteuert wird, den Abgasturbolader (9) mittels der elektrischen Maschine (10) anzutreiben, um Frischluft durch die Sekundärluftleitung (25) in den Abgaskanal (16) zu fördern, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärlufteinrichtung (27) während eines Verbrennungsbetriebs des Verbrennungsmotors (2) mit Kraftstoffüberschuss angesteuert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebsbereich des Verbrennungsmotors mit reduziertem Wirkungsgrad die elektrische Maschine (10) generatorisch betrieben wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Betriebsbereich des Verbrennungsmotors (2) mit hoher Lastanforderung die elektrische Maschine (10) in einen Leerlaufbetrieb geschaltet oder motorisch betrieben wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einer insbesondere plötzlich reduzierten Lastanforderung des Verbrennungsmotors (2) die Sekundärlufteinrichtung (27) dazu angesteuert wird, um eine exotherme Reaktion in dem Abgaskanal (16) stromaufwärts der Turbine (11) eine Drehzahl des Abgasturboladers (9) zumindest im Wesentlichen aufrecht zu erhalten.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einer reduzierten Lastanforderung die Sekundärlufteinrichtung angesteuert und der Kraftstoffüberschuss reduziert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frischluft durch den oder einen weiteren Sekundärluftkanal (28) unmittelbar stromaufwärts eines Partikelfilters (20) des Abgasnachbehandlungssystems (19) in den Abgaskanal (16) gefördert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Sekundärluftleitung (25,28) geförderte Frischluftstrom derart gewählt ist, dass sich in dem Abgaskanal (16) spätestens unmittelbar vor dem Partikelfilter (20) ein stöchiometrisches Gasgemisch einstellt.
  8. Steuergerät (30) zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung (1), die einen Verbrennungsmotor (2), einen Abgasturbolader (9) mit einer Turbine (11) und einem Verdichter (10), ein dem Verbrennungsmotor nachgeschaltetes Abgasnachbehandlungssystem (19) und eine Sekundärlufteinrichtung (27) aufweist, die eine stromabwärts des Verdichters (10) abzweigende und zu einem Abgaskanal (16) des Abgasnachbehandlungssystems stromaufwärts der Turbine (11) führende Sekundärluftleitung (25) sowie eine mit dem Abgasturbolader (9) gekoppelte elektrische Maschine (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät speziell dazu hergerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
  9. Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die einen Verbrennungsmotor (2), einen Abgasturbolader (9) mit einer Turbine (11) und einem Verdichter (10), ein dem Verbrennungsmotor (2) nachgeschaltetes Abgasnachbehandlungssystem (19) und eine Sekundärlufteinrichtung (27) aufweist, die eine stromabwärts des Verdichters (10) abzweigende und zu einem Abgaskanal (16) des Abgasnachbehandlungssystems stromaufwärts der Turbine (11) führende Sekundärluftleitung (25) sowie eine mit dem Abgasturbolader (9) gekoppelte elektrische Maschine (10) aufweist, und mit einem Steuergerät nach Anspruch 8.
  10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärluftleitung (25) unmittelbar nach dem Verdichter (11) abzweigt.
  11. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärluftleitung (25) unmittelbar nach dem Verbrennungsmotor (2), insbesondere nach Auslassventilen (6) des Verbrennungsmotors (2) in den Abgaskanal (16) mündet.
  12. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (22) als Medienstrommaschine (22) ausgebildet und in den Verdichter (10) intergeriert ist.
  13. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Sekundärluftkanal (28) stromabwärts des Verdichters abzweigt und stromaufwärts unmittelbar vor einem Partikelfilter (20) des Abgasnachbehandlungssystems (19) in den Abgaskanal (16) mündet.
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