DE102018214669A1 - Brennkraftmaschine, Motorsteuerung und Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors - Google Patents

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Abstract

Brennkraftmaschine (100) umfassend einen Dieselmotor (110), einen Abgasturbolader (102), eine Hochdruck-Abgasrückführung (109) und einen elektrisch angetriebenen Verdichter (114), wobei der elektrisch angetriebene Verdichter (114) dazu ausgelegt ist, die Hochdruck-Abgasrückführungsrate zu erhöhen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Dieselmotor, Abgasturbolader, Hochdruck-Abgasrückführung und einem elektrisch angetriebenen Verdichter.
  • Moderne Dieselmotoren benötigen zur Emmisionsgrenzwerterfüllung der Stickoxide eine hohe Performance der Abgasnachbehandlung. Um dies zu erreichen ist es notwendig, die verbauten Katalysatoren schnellstmöglich aufzuwärmen. Ein Aufheizen der Abgasanlage bei Dieselmotoren wird bislang durch ein Androsseln der Luftmassenstroms durch den Motor, ergänzt mit Nacheinspritzungen, die im Oxidationskatalysator exothermisch reagieren, erreicht. Die innermotorischen Stockoxidemissionen werden durch Hochdruck-Abgasrückführung (AGR) minimiert. Des Weitern hilft eine Lastpunktanhebung des Motors, zum Beispiel durch das gezielte Anschalten elektrischer Verbraucher (z. B. Heckscheibenheizung), die Abgasenthalpie/ -temperatur zu erhöhen.
  • Die konventionellen Aufheizmaßnahmen sind in ihrer Wirkung jedoch begrenzt. Wird zu viel angedrosselt, sinkt der Sauerstoffgehalt im Zylinder stark ab. Erhöhte Rußemissionen sind die Folge. Bei den Nacheinspritzungen ist deren exothermische Umsetzung auf dem Oxidationskatalysator an dessen Temperatur gekoppelt. Auch hier muss ein Temperaturfenster erreicht werden. Die Lastpunktanhebung des Motors durch gezieltes Einschalten von elektrischen Verbrauchern ist dadurch begrenzt, dass es nicht viele Verbraucher gibt, die aktiviert werden können, ohne dass der Fahrer davon merkt (z.B. Sitzheizung, Frontgebläse etc.).
  • Während eines Startvorgangs einer Brennkraftmaschine einen elektrisch betriebenen Verdichter zu betreiben ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 22 481 A1 bekannt. Auf diese Weise wird der dem Motor zugeführte Luftmassenstrom noch weiter erhöht, so dass sich durch die Aufladung eine weitere Anhebung des Abgasenthalpiestromes ergibt. Die Aufheizung einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, wie beispielsweise eines Katalysators, kann somit zusätzlich beschleunigt werden. Die Emission von Schadstoffen nach dem Start der Brennkraftmaschine kann so weiter reduziert werden.
  • Ein Regenerator für einen Kraftfahrzeug-Abgasfilter, welcher in der Abgasleitung einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, ist aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 1 074 702 B1 bekannt.
  • Weiterhin ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 691 24 227 T2 ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einem Auslasssystem bekannt, welches einen Katalysator umfasst. Bei dem Verfahren wird, während der Motor unter Leerlauf- und/oder Weniglast-Bedingungen arbeitet, festgestellt, wann die Motortemperatur unter einem vorgegebenen Wert ist. Als Antwort auf das Feststellen, dass die Motortemperatur unter dem vorgegebenen Wert ist, wird an dem Motor automatisch eine parasitäre Last anlegt, um Luft zu erwärmen, die in den Motor eingeleitet wird, und/oder um Auslassgas zu erwärmen, das durch das Auslasssystem strömt, und/oder um den Katalysator direkt zu erwärmen, um dadurch die Temperatur der Auslassgase und demzufolge die Temperatur des Katalysators zu erhöhen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Dieselmotor bereitzustellen, der die Leistung der Abgasnachbehandlung erhöht.
  • Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, das Verfahren nach Anspruch 8 und die Motorsteuerung nach Anspruch 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
  • Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine umfasst einen Dieselmotor, einen Abgasturbolader, eine Hochdruck-Abgasrückführung und einen elektrisch angetriebenen Verdichter, wobei der elektrisch angetriebene Verdichter dazu ausgelegt ist, die Hochdruck-Abgasrückführungsrate zu erhöhen.
  • Der Abgasturbolader der Brennkraftmaschine nutzt Abgasenergie, um die Ansaugluft vorzuverdichten und dem Dieselmotormehr Luftmasse für eine effizientere Verbrennung zuzuführen. Der Abgasturbolader umfasst einen Verdichter und eine Turbine. Die Emission von Stickoxiden (NOx) lässt sich innermotorisch reduzieren, in dem ein Teil des Abgases gekühlt mit der Ladeluft gemischt wird. Um dies zu erfüllen, wird bei der äußeren Abgasrückführung ein Teil des Abgases über eine Hochdruck-Abgasrückführung zurück zur Saugseite des Dieselmotors geführt und dort der Frischluft beigemischt. Bei der Hochdruck-Abgasrückführung erfolgt die Entnahme vor der Turbine des Abgasturboladers und der Abgasnachbehandlung, die Einleitung nach einem Motor-Ladeluftkühler und einer Drosselklappe.
  • Durch Erhöhen der Hochdruck-Abgasrückführungsrate wird die Zylinderfüllung des Dieselmotors erhöht. Dadurch wird die Verträglichkeit der Hochdruck-Abgasrückführung erhöht. Wie oben erwähnt, erfordern moderne Dieselmotoren eine Hochleistungs-Abgasnachbehandlung. Diese kann durch schnelleres Aufwärmen der Katalysatoren erreicht werden. Je schneller dieser Vorgang stattfindet, desto eher könnten die innermotorisch emittierten Stickoxidmengen von der Abgasnachbehandlung umgewandelt werden. Bis dieser Punkt erreicht ist, ist es vorteilhaft, die innermotorisch emittierten Stickoxidmengen so gering wie möglich zu halten. Die Hochdruck-Abgasrückführungsrate zu erhöhen hat den Vorteil, die Aufwärmzeit zu reduzieren und gleichwohl die bis dahin innermotorisch emittierten Stickoxidmengen weiter zu reduzieren.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der elektrisch angetriebene Verdichter dazu ausgelegt, das vom Abgasturbolader verdichtete Gas zusätzlich zu verdichten.
  • Der elektrisch angetriebene Verdichter bekommt verdichtete Luft vom Abgasturbolader und verdichtet die Luft weiter. Somit wird die Zylinderfüllung des Dieselmotors erhöht und das erforderliche Druckgefälle für die Hochdruck-Abgasrückführung erfüllt. Daher wird Hochdruck-AGR-Verträglichkeit erhöht. Dadurch, dass der elektrisch angetriebene Verdichter das vom Abgasturbolader verdichtete Gas zusätzlich verdichtet, wird die Hochdruck-Abgasrückführungsrate erhöht.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der elektrisch angetriebene Verdichter nach dem Abgasturbolader und vor der Motor-Ladeluftkühler angeordnet.
  • Die Anordnung des elektrisch angetriebenen Verdichters könnte alternativ auch nach dem Motor-Ladeluftkühler oder vor einem Verdichter des Abgasturboladers angeordnet sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der elektrisch angetriebene Verdichter aktiviert, wenn festgestellt wird, dass eine vorgegebene Soll-Abgasrückführungsrate nicht durch vollständiges oder nahezu vollständiges Schließen einer variablen Verdichtergeometrie des Abgasturboladers erreicht werden kann.
  • Durch Aktivierung des elektrisch angetriebenen Verdichters wird die Motorlast erhöht, was zur Folge hat, dass der Motor schneller aufheizt. Als Konsequenz wird die Abgasanlage schneller aufgeheizt.
  • Die Aktivierung des elektrisch angetriebenen Verdichters ist insbesondere bei Motoren mit nur einem Abgasturbolader und hoher Zylinderleistung vorteilhaft, zum Beispiel bei 2.01 R4 Dieselmotoren mit Mono-Abgasturbolader und einer spezifischen Leistung, die größer als 70 kW/I ist. Durch Aktivierung des elektrisch angetriebenen Verdichters kann vermieden werden, dass die gewünschten Hochdruck-AGR-Raten nicht erreicht werden.
  • Gemäß dem vorherigen Ausführungsbeispiel ist der elektrisch angetriebene Verdichter nach der Aktivierung dauerhaft im Einsatz, bis eine Freigabebedingung für eine Niederdruck-Abgasrückführung erreicht ist. Die Freigabebedingung für Niederdruck-AGR ist beispielsweise erfüllt je nach Außentemperatur und Einsatzbedingung wenn die Kühlwassertemperatur größer als 30°C ist. Bei der Niederdruck-Abgasrückführung erfolgt die Entnahme von Gas nach der Abgasnachbehandlung. Die Einleitung von Gas erfolgt vor dem Turboverdichter.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Brennkraftmaschine ferner einen Bypass, der dazu ausgelegt ist, vom Abgasturbolader verdichtete Luft am elektrisch angetriebenen Verdichter vorbeizuführen. Wenn der Druck der verdichteten Luft hoch ist, leitet der Bypass beispielsweise die vom Abgasturbolader verdichtete Luft direkt zu einer Luftregelklappe, wodurch der elektrisch angetriebenem Verdichter umgangen wird.
  • Bei dem Bypass kann es sich beispielsweise um ein pneumatisches Ventil handeln. Der Bypass leitet beispielsweise verdichtete Luft am elektrisch angetriebenen Verdichter vorbei, wenn der Druck der verdichteten Luft ausreichend hoch ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der elektrisch angetriebene Verdichter vom einem Niedervolt-Bordnetz gespeist. Bei dem Niedervolt-Bordnetz kann es sich beispielsweise um ein 48V-Bordnetz eines Kraftfahrzeugs handeln. Damit stellt der elektrisch angetriebene Verdichter einen weiteren elektrischen Verbraucher des 48V-Bordnetzes dar, der dazu dient, die Motorlast anzuheben und damit ein schnelleres Aufheizen zu gewährleisten.
  • Die Ausführungsbeispiele betreffen auch ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die einen Dieselmotor, einen Abgasturbolader, eine Hochdruck-Abgasrückführung und einen elektrisch angetriebenen Verdichter umfasst, wobei das Verfahren ein Aktivieren des elektrisch angetriebene Verdichters umfasst, um die Hochdruck-Abgasrückführungsrate zu erhöhen. Bei dem Verfahren wird der elektrisch angetriebene Verdichter aktiviert, falls eine angeforderte Soll-AGR-Rate nicht durch vollständiges oder nahezu vollständiges Schließen einer variablen Verdichtergeometrie erreicht werden kann.
  • Die Ausführungsbeispiele betreffen auch eine Motorsteuerung, die dazu ausgelegt ist, das Verfahren nach einem vorherigen Ausführungsbeispiele eines Verfahrens auszuführen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine zeigt;
    • 2 eine schematische Darstellung einer Motorsteuerung zur Steuerung, Regelung und Überwachung von Funktionen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine zeigt; und
    • 3 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms des Betriebsverfahrens der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine zeigt.
  • 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine 100 umfasst einen Luftfilter 101, einen Abgasturbolader (ATL) 102, ein Niederdruck-AGR (Abgasrückführung)-Ventil 103, einen ATL-Ladeluftkühler 104, einen AGR-Filter 105, eine Abgasklappe 106, einen Auslass 107, eine motornahe Abgasreinigung (MAR) 108, ein Hochdruck-AGR-Ventil 109, einen Dieselmotor 110, einen Motor-Ladeluftkühler 111, eine Luftregelklappe (Drosselklappe) 112, einen selbstregulierenden Bypass 113 und einen elektrisch angetriebenem Verdichter (EAV) 114. Die motornahe Abgasreinigung 108 umfasst beispielsweise einen Dieseloxidationskatalysator und einem Partikelfilter, der wahlweise eine SCR-Beschichtung aufweist. Der elektrisch angetriebenen Verdichter 114 wird vom 48V-Bordnetz gespeist. Damit stellt der elektrisch angetriebene Verdichter 114 einen weiteren elektrischen Verbraucher des 48V-Bordnetzes dar, der dazu dient, die Motorlast anzuheben und damit ein schnelleres Aufheizen zu gewährleisten. Ist der Druck an der Einlassseite größer als der Druck an der Auslassseite, wird die Luft an der Einlassseite zur Auslassseite durchgelassen. Wenn der Druck an der Eingangsseite niedriger ist als der Druck an der Ausgangsseite, blockiert der Bypass 113 die Luft. Bei dem selbstregulierenden Bypass 113 kann es sich beispielsweise um ein pneumatisches Ventil handeln, insbesondere um ein passives federgelagertes Ventil. Im Motorbetrieb ohne Aktivierung des elektrisch angetriebenen Verdichters 114 drückt der Luftmassenstrom des Abgasturboladers 102 das pneumatisches Ventil gegen die Feder des Ventils (es wird „aufgedrückt“). Wird der elektrisch angetriebene Verdichter 114 aktiviert und ist der von ihm erzeugte Ladedruck größer als der Luftmassenstrom des Abgasturboladers 102, drückt der vom elektrisch angetriebenen Verdichter 114 erzeugte Ladedruck gegen den geringeren Ladedruck des Abgasturboladers 102 und schließt damit das pneumatische Ventil. Der gesamte Luftmassenstrom geht nun ausschließlich über den elektrisch angetriebenen Verdichter 114. Sobald der elektrisch angetriebene Verdichter 114 deaktiviert wird, bricht der „Ladedruck“ des elektrisch angetriebenen Verdichters ein und das pneumatische Ventil wird wieder wie zu Beginn aufgedrückt.
  • Der Abgasturbolader (ATL) 102 umfasst einen Verdichter 102-1, eine Abgasturbine 102-2 und eine variable Verdichtergeometrie (VTG). Die Abgasturbine 102-2 verwendet die Restenergie der Abgase, um den Verdichter 102-1 anzutreiben. Der von der Abgasturbine 102-2 angetriebene Verdichter 102-1 saugt Frischluft (kalte Luft) an, die durch den Luftfilter 101 gefiltert wird. Daher erhöht der Abgasturbolader 102 die Luftströmungsrate und verringert die Ansaugarbeit eines Kolbens. Die vom Abgasturbolader 102 verdichtete Luft wird dem Bypass 113 zugeführt. Wenn der Druck der verdichteten Luft gering ist, leitet der Bypass 113 die verdichtete Luft zum elektrisch angetriebenem Verdichter 114, der die Luft weiter verdichtet, wonach die verdichtete Luft zu der Luftregelklappe 112 gelangt. Wenn die Luft vom elektrisch angetriebenen Verdichter 114 nachverdichtet wird, erhöht dies die Zylinderfüllung und verbessert die AGR-Verträglichkeit. Wenn der Druck der verdichteten Luft hoch ist, leitet der Bypass 113 die vom Abgasturbolader 102 verdichtete Luft direkt zu der Luftregelklappe 112, wodurch der elektrisch angetriebenem Verdichter 114 umgangen wird. Die Luftregelklappe 12 regelt die Luftmenge, die an den Dieselmotor 110 weitergeleitet wird. Die von der Luftregelklappe 112 dem Dieselmotor 110 zugelassene Luft wird durch den Motor-Ladeluftkühler 111 gekühlt und dann zum Dieselmotor 110 geleitet. Der Dieselmotor 110 wandelt Energie aus dem Brennstoff in mechanische Aktion um. Zu diesem Zweck wird in einer Brennkammer (in 1 nicht dargestellt) ein brennbares Gemisch aus Brennstoff und Luft verbrannt. Die thermische Ausdehnung der erzeugten heißen Gase wird verwendet, um den Kolben zu bewegen. Die Abgase, die bei dem Verbrennungsprozess des Dieselmotors 110 erzeugt werden, werden teilweise zu dem Hochdruck-AGR-Ventil 109 rückgeführt und teilweise zu dem Abgasturbolader 102 geleitet. Die Rückführung von sauerstoffarmen und kohlendioxidhaltigem Abgas unterdrückt Frischluft im Saugrohr und verringert den Sauerstoffgehalt des Frischgases und damit die Brenngeschwindigkeit. Da das vorhandene Kohlendioxid einen Teil der Verbrennungswärme absorbiert, nimmt die Verbrennungstemperatur ab, wenn die Wärmekapazität des Abgases über die Frischluft ansteigt. Eine Senkung der Verbrennungstemperatur verringert die Bildung von Stickoxiden. Die Restenergie der Abgase wird, wie oben erwähnt, zum Antreiben der Verdichter 102-1 verwendet und wird an den Dieseloxidationskatalysator 108 weitergeleitet. Der Dieseloxidationskatalysator 108 entfernt Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe aus dem Abgas von Dieselmotoren durch Oxidation mit dem Restsauerstoff. Die Luft nach dem Dieseloxidationskatalysator 108 wird teilweise an dem AGR-Filter 105 und teilweise an den Auslass 107 geleitet, wobei die Abgasklappe 106 die Luftmenge regelt, die zu dem Auslass 107 geleitet werden soll. Die von dem AGR-Filter 105 gefilterte Luft wird durch den ATL-Ladeluftkühler 104 gekühlt und zum Verdichter 102-1 des Abgasturboladers 102 geleitet und mit neuer Frischluft verdichtet und wieder verwendet, um den Dieselmotor 110 wieder mit Luft zu füllen.
  • 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Motorsteuerung zur Steuerung, Regelung und Überwachung von Funktionen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. Die Motorsteuerung 201 steuert beispielsweise den Dieselmotor 110, das Niederdruck-AGR-Ventil 103, die Abgasklappe 106, das Hochdruck-AGR-Ventil 109, die Luftregelklappe 112, den elektrisch angetriebenen Verdichter 114 und den Abgasturbolader 102, um den Betrieb der Brennkraftmaschine, beispielsweise den Luftpfad zu regeln. Nach dem Starten des kalten Motors wird von der Motorsteuerung eine hohe Hochdruck-AGR-Rate angefordert. Die Motorsteuerung zieht die variable Verdichtergeometrie des Abgasturboladers 102 zu, um das erforderliche Druckgefälle für die Hochdruck-AGR sowie den benötigten Ladedruck zum Erreichen der notwendigen Zylinderfüllung bereitzustellen. Für sehr hohe AGR-Raten ist dies nicht ausreichend. Daher aktiviert die Motorsteuerung zusätzlich den elektrisch angetriebenen Verdichter 114. Dieser erhöht die Zylinderfüllung und verbessert die AGR-Verträglichkeit. Nach der Aktivierung des elektrisch angetriebenen Verdichters 114 ist dieser dauerhaft im Einsatz. Damit stellt er einen weiteren elektrischen Verbraucher dar, der dazu dient, die Motorlast anzuheben und damit ein schnelleres Aufheizen zu gewährleisten.
  • 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Flussdiagramms des Betriebsverfahrens der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. In Schritt S1 wird bestimmt, ob ein Kaltstart vorliegt. Um zu bestimmen, ob der Dieselmotor kalt ist, kann bespielweise die Umgebungstemperatur mit der Kühlmitteltemperatur und/oder mit der Motoröltemperatur verglichen werden. Die Einsatzbedingungen werden beispielsweise dann erfüllt, wenn die Differenz der Umgebungstemperatur zur Kühlmitteltemperatur und/oder zur Motoröltemperatur weniger als 10 K beträgt. Wenn die Einsatzbedingungen erfüllt sind (Motor ist kalt), folgt der Schritt S2. Nach dem Starten des kalten Motors wird von der Motorsteuerung eine hohe Hochdruck-AGR-Rate angefordert. In Schritt S2 wird die variable Verdichtergeometrie des Abgasturboladers 102 zugezogen, um das erforderliche Druckgefälle für die Hochdruck-AGR sowie den benötigten Ladedruck zum Erreichen der notwendigen Zylinderfüllung bereitzustellen. Wird nach dem Starten des kalten Motors eine hohe Hochdruck-AGR-Rate angefordert, wird die Verdichtergeometrie (VTG) des ATL komplett geschlossen oder nahezu geschlossen (VTG > 90% geschlossen). Für sehr hohe AGR-Raten ist dies allerdings nicht ausreichend. In Schritt S3 wird geprüft, ob die von der Motorsteuerung angeforderte Soll-AGR-Rate (oder in Konsequenz die Soll-NOX-Reduzierung) nicht erreicht werden kann, obwohl die variable Verdichtergeometrie komplett oder nahezu geschlossen ist (VTG beispielsweise zu > 90 % geschlossen). Falls in Schritt S3 festgestellt wird, dass die Soll-AGR-Rate nicht erreicht werden kann, wird in Schritt S4 der elektrisch angetriebene Verdichter (114 in 1) zusätzlich aktiviert. Nach der Aktivierung des elektrisch angetriebenen Verdichters 114 ist dieser bis zum Ausleiten des Verfahrens (S6) dauerhaft im Einsatz. Je nach Betriebspunkt wird der elektrisch angetriebene Verdichter 114 beispielweise mit bis zu ca. 3 kW elektrische Leistung dauerhaft betrieben. Der Betriebspunkt des elektrisch angetriebenen Verdichters 114 kann von einer Motorsteuerung aus der Differenz von Ladedrucksollwert und Ladedruckistwert bestimmt werden. Die Motorsteuerung bestimmt beispielsweise, welcher gesamte Ladedruck benötigt wird (Ladedrucksollwert), um das vorgegebene Drehmoment und die vorgegebene Soll-AGR-Rate zu erfüllen. Kann der Abgasturbolader 100 den Ladedrucksollwert nicht erfüllen (siehe Schritt S3), ergibt sich eine Lücke zwischen Ladedrucksollwert und Ladedruckistwert. Diese wird als Eingangsgröße in ein Verdichterkennfeld des elektrisch angetriebenes Verdichters genommen (beispielsweise umgerechnet als Druckverhältnis). Zudem ist der Volumenstrom im Gaspfad des Motors als Messsignal über einen Luftmassenmesser in der Motorsteuerung bekannt. Bevorzugt wird dieser als weitere Eingangsgröße in das Verdichterkennfeld des elektrisch angetriebenes Verdichters verwendet. Ausgangsgröße des Verdichterkennfelds ist der Betriebspunkt des elektrisch angetriebene Verdichters 114, hier dessen Drehzahl. Diesen Betriebspunkt fährt der elektrisch angetriebene Verdichter nun an. Die Soll-Drehzahl wird also dem Verdichterkennfeld entnommen und als Soll-Drehzahl von der Motorsteuerung in den Eingang des elektrisch angetriebenes Verdichters 114 geschickt. Dieser folgt der Drehzahlanforderung, stellt damit das gewünschte Druckverhältnis bereit und der Summen-Ladedruck aus elektrisch angetriebene Verdichter 114 und Abgasturbolader entspricht dem Soll-Ladedruck. Anstelle von Drehzahl ist es auch möglich, den Betriebspunkt des elektrisch angetriebene Verdichter 114 über dessen Leistung zu beschreiben. Das Verdichterkennfeld kann auf die dem Fachmann bekannte Art und Weise im Voraus bestimmt werden (beispielsweise am Prüfstand oder aus Modellen) und in der Motorsteuerung hinterlegt werden.
  • Die elektrische Leistungsaufnahme des elektrisch angetriebenen Verdichters 114 liegt beispielsweise zwischen 500 bis 3000 W. Die elektrische Leistungsaufnahme kann auch durch das Gesamtsystem ATL-Auslegung, Auslegung des elektrisch angetriebenen Verdichters, sowie des E-Motors des elektrisch angetriebene Verdichter entschieden werden.
  • Durch die Aktivierung des elektrisch angetriebenen Verdichters wird die Hochdruck-AGR erhöht und damit die Zylinderfüllung erhöht. Beispielsweise wird die Hochdruck-AGR-Rate durch das Zuschalten des elektrisch angetriebenen Verdichters im Mittel um 8 % erhöht, insbesondere bei Motordrehzahlen von 1000 - 2500 1/min und Lasten von 50 - 200 Nm effektives Moment. Die ohne elektrisch angetriebenen Verdichter erreichbare AGR-Rate wäre in diesem Betriebsbereich variabel bei ca. 25 - 35 %.
  • In Schritt S5 wird geprüft, ob die Freigabebedingung für Niederdruck-AGR (103 in 1) erreicht ist. Ist die Freigabebedingung für Niederdruck-AGR erreicht, wird in Schritt S6 das Verfahren ausgeleitet, d.h. der elektrisch angetriebene Verdichter nicht mehr betrieben. Die Niederdruck-AGR-Freigabebedingungen haben das Ziel, Kondensat nach Niederdruck-AGR-Kühler zu vermeiden sowie eine Auskondensation des zurückgeführten wasserhaltigen Abgases (ND-AGR) im Ladeluftkühler zu verhindern. Diese Freigabebedingungen hängen von Außentemperatur und Einsatzbedingungen ab. Beispielsweise werden Kühlmitteltemperaturen der Motorkreisläufe und Verbrennungstemperaturen berücksichtigt. Die Definition der Freigabebedingung liegt im üblichen Fachwissen. Erfahrungswerte sagen, dass die ND-AGR beispielsweise ab ca. 30 °C Kühlwassertemperatur ohne Risiko der Kondensatbildung im ND-AGR-Kühler freigegeben werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Brennkraftmaschine
    101
    Luftfilter
    102
    Abgasturbolader
    103
    Niederdruck-AGR-Ventil
    104
    ATL-Ladeluftkühler
    105
    AGR-Filter
    106
    Abgasklappe
    107
    Auslass
    108
    Dieseloxidationskatalysator
    109
    Hochdruck-AGR-Ventil
    110
    Dieselmotor
    111
    Motor-Ladeluftkühler
    112
    Luftregelklappe (Drosselklappe)
    113
    Bypass
    114
    elektrisch angetriebener Verdichter
    201
    Motorsteuerung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10322481 A1 [0004]
    • EP 1074702 B1 [0005]
    • DE 69124227 T2 [0006]

Claims (10)

  1. Brennkraftmaschine (100) umfassend einen Dieselmotor (110), einen Abgasturbolader (102), eine Hochdruck-Abgasrückführung (109) und einen elektrisch angetriebenen Verdichter (114), wobei der elektrisch angetriebene Verdichter (114) dazu ausgelegt ist, die Hochdruck-Abgasrückführungsrate zu erhöhen.
  2. Brennkraftmaschine (100) nach Anspruch 1, wobei der elektrisch angetriebene Verdichter (114) dazu ausgelegt ist, das vom Abgasturbolader (102) verdichtete Gas zusätzlich zu verdichten.
  3. Brennkraftmaschine (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der elektrisch angetriebene Verdichter (114) nach dem Abgasturbolader (102) und vor der Motor-Ladeluftkühler (111) angeordnet ist.
  4. Brennkraftmaschine (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der elektrisch angetriebene Verdichter (114) aktiviert wird, wenn festgestellt wird, dass eine vorgegebene Soll-Abgasrückführungsrate nicht durch vollständiges oder nahezu vollständiges Schließen einer variablen Verdichtergeometrie des Abgasturboladers (102) erreicht werden kann.
  5. Brennkraftmaschine (100) nach Anspruch 4, wobei der elektrisch angetriebene Verdichter (114) nach der Aktivierung dauerhaft im Einsatz ist, bis eine Freigabebedingung für eine Niederdruck-Abgasrückführung (103) erreicht ist.
  6. Brennkraftmaschine (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine (100) ferner einen Bypass (113) umfasst, der dazu ausgelegt ist, vom Abgasturbolader (102) verdichtete Luft am elektrisch angetriebenen Verdichter (114) vorbeizuführen.
  7. Brennkraftmaschine (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der elektrisch angetriebene Verdichter (114) vom einem Niedervolt-Bordnetz gespeist wird.
  8. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (100), die einen Dieselmotor (110), einen Abgasturbolader (102), eine Hochdruck-Abgasrückführung (109) und einen elektrisch angetriebenen Verdichter (114) umfasst, wobei das Verfahren ein Aktivieren des elektrisch angetriebene Verdichters (114) umfasst, um die Hochdruck-Abgasrückführungsrate zu erhöhen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der elektrisch angetriebenen Verdichter (114) aktiviert wird, falls eine angeforderte Soll-Abgasrückführungs-Rate nicht durch vollständiges oder nahezu vollständiges Schließen einer variablen Verdichtergeometrie erreicht werden kann.
  10. Motorsteuerung (201), die dazu ausgelegt ist, das Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 auszuführen.
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Reif, Konrad (Hrsg.): Dieselmotor-Management. 5. Aufl.. Wiesbaden : Springer, 2012. S. 344. - ISBN 978-3-8348-1715-0 *

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