DE102019004797A1 - Kraftfahrzeug mit Motor-Stopp/Start-Vorrichtung zur Reduktion der Abgasemission - Google Patents

Kraftfahrzeug mit Motor-Stopp/Start-Vorrichtung zur Reduktion der Abgasemission Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (100), umfassend einen Verbrennungsmotor (1), eine Drosselvorrichtung (2) zur Steuerung der Frischluftzufuhr (9) an den Verbrennungsmotor (1), eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung (3) zur Nachbehandlung von Abgas (10) aus dem Verbrennungsmotor (1) und eine Abgasrückführvorrichtung (4) zur Steuerung der Rückfuhr von Abgas (10) an den Verbrennungsmotor (1). Das Kraftfahrzeug (100) umfasst ferner eine Motor-Stopp/Start-Vorrichtung (5), mittels derer der Verbrennungsmotor (1) bei Vorliegen einer Motorstoppbedingung automatisch abgeschaltet und bei Vorliegen einer Motorstartbedingung automatisch gestartet werden kann. Die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung ist ausgebildet, bei Vorliegen der Motorstoppbedingung die Kraftstoffzufuhr an den Verbrennungsmotor (1) zu unterbrechen. Zur Verbesserung der Wirksamkeit der Abgasnachbehandlungsvorrichtung (3) bei einem Motorstart ist die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung (5) ausgebildet, bei Vorliegen einer Motorstoppbedingung die Frischluftzufuhr (9) an den Verbrennungsmotor (1) durch ein zumindest teilweises Schließen der Drosselklappe (2) zu reduzieren, vorzugsweise zu unterbrechen, und die Rückfuhr von Abgas (10) an den Verbrennungsmotor (1) durch ein zumindest teilweises Öffnen der Abgasrückfuhrklappe (4) zu erhöhen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Verbrennungsmotor, eine Drosselklappe zur Steuerung der Frischluftzufuhr an den Verbrennungsmotor, eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung zur Nachbehandlung von Abgas aus dem Verbrennungsmotor, eine Abgasrückführklappe zur Steuerung der Rückfuhr von Abgas an den Verbrennungsmotor, eine Motor-Stopp/Start-Vorrichtung, mittels derer der Verbrennungsmotor bei Vorliegen einer Motorstoppbedingung automatisch abgeschaltet und bei Vorliegen einer Motorstartbedingung automatisch gestartet werden kann, wobei die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung ausgebildet ist, bei Vorliegen der Motorstoppbedingung die Kraftstoffzufuhr an den Verbrennungsmotor zu unterbrechen.
  • Durch stetig strenger werdende Abgasgesetzgebungen und Forderungen der Fahrzeughalter nach reduzierten Betriebskosten werden an Kraftfahrzeuge zunehmend hohe Anforderungen bezüglich ihres Kraftstoffverbrauchs und ihrer Schadstoffemissionen gestellt, während gleichzeitig ein hoher Fahrkomfort realisiert werden soll. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es aus der Praxis bekannt, Kraftfahrzeuge mit einer Stopp-Start-Automatik-Vorrichtung auszustatten, mittels derer die Brennkraftmaschine unter vorbestimmten Bedingungen automatisch abgeschaltet und gestartet werden kann. So wird der Verbrennungsmotor beispielsweise automatisch abgeschaltet, wenn keine Antriebskraft benötigt wird, z. B. während des Anhaltens an einer Verkehrsampel. Sobald wieder Antriebskraft benötigt wird, wenn also etwa die Verkehrsampel auf „Grün“ schaltet und der Fahrer das Gaspedal betätigt, erfolgt ein Neustart über den Elektromotor. Der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs kann dadurch gesenkt werden.
  • In der Praxis erfolgt der Motorstopp bei heutigen Verbrennungsmotoren dadurch, dass die Kraftstoffeinspritzung abgeschaltet wird. Verbrennungsmotoren besitzen allerdings eine bestimmte Massenträgheit, die nach der Abschaltung der Kraftstoffeinspritzung zu weiteren Umdrehungen der Kurbelwelle führt. Bis zum vollständigen Stillstand des Verbrennungsmotors bzw. der Kurbelwelle kann dadurch Ansaugluft in den Abgasstrang transportiert werden.
  • Aus der Praxis ist ferner bekannt, zur Reduktion von Abgasemission heutiger Verbrennungsmotoren 3-Wege-Katalysatoren einzusetzen. Sauerstoff kann die Wirksamkeit von 3-Wege-Katalysatoren mindern. Zugunsten der Wirksamkeit eines 3-Wege-Katalysators ist es insofern erforderlich, eine möglichst vollständige Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches zu gewährleisten, d. h. idealerweise ein stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Gemisch bereitzustellen. Wird der Verbrennungsmotor im Stopp-/Start-Betrieb betrieben, kann insbesondere während des Motorstoppvorgangs aufgrund des massenträgheitsbedingten Auslaufens der Kurbelwelle nach der Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr eine Förderung unverbrannten Frischluft-Sauerstoffs in den Abgastrakt und damit in den 3-Wege-Katalysator stattfinden. Der Frischluft-Sauerstoff kann die schadstoffreduzierende Wirkung des 3-Wege-Katalysators bei einem dem Motorstopp folgenden Motorstart mindern oder verhindern und muss aus dem Katalysator erst wieder entfernt werden, bevor dieser seine schadstoffreduzierende bzw. oxidierende Wirkung wieder erreicht.
  • Ein Ansatz zur Lösung dieses Problems ist aus dem Dokument EP 2 277 757 B1 bekannt. Dort ist ein Start/Stopp-System für Hybridfahrzeuge mit einem 3-Wege-Katalysator beschrieben, das beim Stoppen des Motors durch das Schließen einer Drosselklappe das angesaugte Luftvolumen reduziert und auf diese Weise verhindert, dass ein mageres Gemisch erhöhten Sauerstoffgehalts durch den 3-Wege-Katalysator strömt.
  • Das Dokument DE 10 2010 008 310 B4 beschreibt ein Start-Stopp-Steuersystem für eine Maschine zur Reduzierung des Sauerstoffdurchflusses während des Maschinen-Start/Stopp-Betriebs. Das Start-Stopp-Steuersystem umfasst ein Einlassventil-Deaktivierungsmodul, das ein Einlassventil eines Zylinders der Maschine deaktiviert, so dass das Einlassventil geschlossen bleibt, und ein Auslassventil-Deaktivierungsmodul, das ein Auslassventil des Zylinders deaktiviert, nachdem das Einlassventil-Deaktivierungsmodul das Einlassventil deaktiviert hat, so dass das Auslassventil geschlossen bleibt, wobei das Einlassventil-Deaktivierungsmodul das Einlassventil auf Grundlage eines Signals deaktiviert, das einen Maschinenstopp anfordert, wobei das Einlassventil-Deaktivierungsmodul das Einlassventil deaktiviert, nachdem der Zylinder Luft und Kraftstoff empfangen hat.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Ansatz zur Reduktion der Abgasemission von Kraftfahrzeugen bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Techniken vermieden werden können. Die Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, einen Ansatz zur Reduktion der Abgasemission von Kraftfahrzeugen mit einer Stopp-/Start-Automatik bereitzustellen, die noch zuverlässiger verhindert, dass beim Motorstopp Frischluft bzw. Sauerstoff zu einer Abgasnachbehandlungseinrichtung gelangt.
  • Diese Aufgaben werden durch das Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
  • Gemäß allgemeinen Gesichtspunkten der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, das in an sich bekannter Weise einen Verbrennungsmotor, eine Drosselvorrichtung zur Steuerung der Frischluftzufuhr an den Verbrennungsmotor, insbesondere zur Einlass-Steuerung in einem Ansaugrohr des Verbrennungsmotors, eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung zur Nachbehandlung von Abgas aus dem Verbrennungsmotor und eine Abgasrückführvorrichtung (nachfolgend als AGR-Vorrichtung bezeichnet) zur Steuerung der Rückfuhr von Abgas an den Verbrennungsmotor umfasst. Das Kraftfahrzeug umfasst ferner eine Motor-Stopp/Start-Vorrichtung, mittels derer der Verbrennungsmotor bei Vorliegen einer Motorstoppbedingung automatisch abgeschaltet und bei Vorliegen einer Motorstartbedingung automatisch gestartet werden kann. Hierbei kann die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung ausgebildet sein, bei Vorliegen der Motorstoppbedingung die Kraftstoffzufuhr an den Verbrennungsmotor zu unterbrechen. In an sich bekannter Weise kann die Drosselvorrichtung eine Drosselklappe und die AGR-Vorrichtung eine Abgasrückführklappe (nachfolgend als AGR-Klappe bezeichnet) und/oder ein Abgasrückführventil umfassen. Bei einer geöffneten Drosselvorrichtung kann Frischluft aus dem Ansaugtrakt dem Verbrennungsmotor zugeführt werden. Bei geschlossener Drosselvorrichtung ist die Frischluftzufuhr unterbrochen. Bei einer geöffneten AGR-Vorrichtung wird Abgas aus dem Verbrennungsmotor zur Einlassseite des Verbrennungsmotors rückgeführt, bei geschlossener AGR-Vorrichtung ist keine Rückführung möglich.
  • Erfindungsgemäß ist die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung ferner ausgebildet, die Drosselvorrichtung und die AGR-Vorrichtung bei einem Motorstopp derart anzusteuern, dass die Frischluftzufuhr zur Abgasnachbehandlungsvorrichtung reduziert, vorzugsweise unterbrochen, wird, vorzugsweise auch bei massenträgheitsbedingtem Nachlaufen der Kurbelwelle.
  • Hierzu ist die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung ausgebildet, bei Vorliegen der Motorstoppbedingung die Frischluftzufuhr an den Verbrennungsmotor durch ein zumindest teilweises, vorzugsweise vollständiges Schließen der Drosselvorrichtung zu reduzieren, vorzugsweise zu unterbrechen und die Rückfuhr von Abgas an den Verbrennungsmotor durch ein zumindest teilweises, vorzugsweise vollständiges, Öffnen der Abgasrückführvorrichtung zu erhöhen. Wie in diesem Dokument erwähnt, können in der Motor-Stopp-Start-Vorrichtung eine oder mehrere vorbestimmte Bedingungen hinterlegt sein, bei denen die Motor-Stopp-Vorrichtung einen Motor-stopp im Stopp-Start-Betrieb des Fahrzeugs auslöst, d. h., die Kraftstoffzufuhr wird unterbrochen. Erfindungsgemäß wird nun bei Vorliegen solch einer Motorstopp-Bedingung im Wesentlichen gleichzeitig, mit Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr, d. h. z. B. kurz davor, kurz danach oder eben gleichzeitig sowohl die Drosselvorrichtung, z. B. eine Drosselklappe, angesteuert, um diese in eine zumindest teilweise Schließstellung zu bringen, als auch die AGR-Vorrichtung, z. B. eine AGR-Klappe, angesteuert, um diese in eine zumindest teilweise Offenstellung zu bringen. Hierzu steht die Motor-Stopp-Vorrichtung signaltechnisch in Kommunikationsverbindung mit der Drosselvorrichtung und der AGR-Vorrichtung, um deren Öffnungsstellung bzw. Schließstellung durch Ansteuerung der jeweiligen Stellglieder zu steuern.
  • Das zumindest teilweise Schließen der Drosselklappe dient zur Erzeugung eines Unterdruckes im Saugrohr. Dieser Unterdruck erzeugt bei erfindungsgemäßem gleichzeitigem Öffnen der AGR-Klappe einen sehr hohen AGR-Massenstrom. Der AGR-Massenstrom besteht nur aus Abgas. Auf diese Weise kann zuverlässig verhindert oder zumindest reduziert werden, dass Frischluft bzw. Sauerstoff in die Abgasnachbehandlungseinrichtung gelangt.
  • Mit anderen Worten wird somit durch die erfindungsgemäße Ansteuerung der Drosselklappe und AGR-Klappe im Wesentlichen zeitgleich mit der Unterbrechung der Kraftstoffversorgung auch bei einem massenträgheitsbedingten Nachlaufen des Verbrennungsmotors weniger oder kein Sauerstoff in die stromabwärts des Verbrennungsmotors angeordnete Abgasnachbehandlungsvorrichtung gefördert. Vorteilhaft ergibt sich, dass die Wirksamkeit der Abgasnachbehandlungsvorrichtung bei einem anschließenden Motorstart erhöht und die Abgasemission des Kraftfahrzeugs reduziert wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung ferner ausgebildet sein, bei Vorliegen der Motorstoppbedingung mindestens einen Verbraucher und/oder eine zusätzliche Last zuzuschalten, um die Anzahl der Kurbelwellendrehungen beim Motorstopp zu reduzieren. Der mindestens eine Verbraucher kann eine generatorisch betriebene elektrische Maschine sein, beispielsweise eine Lichtmaschine oder ein rekuperativ betriebener Kurbelwellen-Starter-Generator.
  • Der mindestens eine Verbraucher oder die zusätzliche Last kann auch ein anderes Nebenaggregat sein, das beim Zuschalten kinetische Energie des Verbrennungsmotors umwandelt und dadurch ein Bremsmoment auf den auslaufenden Verbrennungsmotor und/oder die Kurbelwelle erzeugt, so dass der Verbrennungsmotor stärker gebremst wird und weniger Umdrehungen benötigt werden, um zum Stillstand zu kommen. Der mindestens eine Verbraucher und/oder die zusätzliche Last kann vorzugsweise beim Auslösen eines Motorstopps im Rahmen des Motor-Stopp-Start-Betriebs zum stärkeren Abbremsen der Kurbelwelle beim Auslaufen zugeschaltet werden.
  • Durch die Verringerung benötigter Umdrehungen bis zum Stillstand ergibt sich vorteilhaft, dass die Zufuhr von Sauerstoff in die Abgasnachbehandlungsvorrichtung noch zuverlässiger reduziert oder verringert werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung ausgebildet sein, bei Vorliegen der Motorstoppbedingung die Abgasabfuhr durch das zumindest teilweise Schließen einer Abgasstauklappe zu reduzieren, vorzugsweise zu unterbrechen. Die Abgasstauklappe ist eine an sich bekannte in der Auspuffanlage schwenkbar angeordnete Klappe, die ein nahe vollständiges Verschließen des Abgasrohres ermöglicht. Die Abgasstauklappe kann z. B. vor oder nach der Abgasnachbehandlungsvorrichtung angeordnet sein. Durch die reduzierte Abgasabfuhr aus dem Abgastrakt ergibt sich vorteilhaft, dass ein noch größerer Anteil des im Abgastrakt befindlichen Abgases an den Verbrennungsmotor rückgeführt wird und/oder dass durch die geschlossene Abgasstauklappe die Motorbremswirkung beim Auslaufen erhöht wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung ausgebildet sein, bei Vorliegen einer Motorstoppbedingung die Drosselvorrichtung vollständig zu schließen. In der Folge wird keine oder nur eine sehr geringe Menge an Frischluft an den Verbrennungsmotor gefördert und die Wirksamkeit der Abgasnachbehandlungsvorrichtung weiter erhöht. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung ausgebildet sein, bei Vorliegen einer Motorstoppbedingung die AGR-Vorrichtung vollständig zu öffnen. In der Folge wird die Menge an Abgas, die dem Verbrennungsmotor rückgeführt wird, weiter erhöht und die Wirksamkeit der Abgasnachbehandlungsvorrichtung weiter gesteigert.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung ausgebildet sein, nach Eintreten der Motorstoppbedingung die Drosselvorrichtung wieder zu öffnen, nachdem eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zum Stillstand gekommen ist oder wenn die Motorstartbedingung eingetreten ist, d. h. die Bedingung, bei der die Motor-Stopp-Start-Vorrichtung den Motor wieder startet, z. B. Betätigen des Gaspedals. In der Folge kann während des Motorstarts die für den Verbrennungsprozess im Verbrennungsmotor notwendige Frischluft bereitgestellt werden. Vorteilhaft werden die für den Motorstart notwendigen Bedingungen bereits nach dem Stillstand der Kurbelwelle geschaffen und ein reibungsloser und schneller Motorstart begünstigt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Verbrennungsmotor ein Ottomotor sein.
  • Ferner kann das Kraftfahrzeug ein Nutzfahrzeug sein, beispielsweise ein Lastkraftwagen oder ein Omnibus.
  • Vorstehend wurde bereits festgestellt, dass das Kraftfahrzeug einen Verbrennungsmotor, eine Drosselvorrichtung zur Steuerung der Frischluftzufuhr an den Verbrennungsmotor, insbesondere zur Einlass-Steuerung in einem Ansaugrohr des Verbrennungsmotors, eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung zur Nachbehandlung von Abgas aus dem Verbrennungsmotor und eine AGR-Vorrichtung zur Steuerung der Rückfuhr von Abgas an den Verbrennungsmotor umfasst. Diese Komponenten können in an sich bekannter Weise ausgeführt sein.
  • So kann die Drosselvorrichtung als Drosselklappe ausgeführt sein oder eine Drosselklappe umfassen. Bekannte Drosselvorrichtungen für Brennkraftmotoren umfassen lediglich beispielhaft eine scheibenförmige Drosselklappe, die drehbar im Innern eines Saugrohres gelagert ist. Die Drehachse der Drosselklappe durchsetzt die Rohrwandung des Saugrohres und ist außerhalb des Saugrohres mit einem Betätigungshebel versehen. Mit dem Drehen der Drosselklappe im Innern des Saugrohres wird der effektive Saugquerschnitt variiert. Die Drosselklappe kann hierbei beliebige Stellungen zwischen ihrer geschlossenen Stellung, in der der Saugquerschnitt im Wesentlichen geschlossen ist, und ihrer maximalen Stellung, in der die Drosselklappe parallel zur Strömungsrichtung bzw. zur Achse des Saugrohres liegt, einnehmen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine bestimmte Bauart der Drosselvorrichtung beschränkt.
  • Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung ist zur Nachbehandlung von Abgas aus dem Verbrennungsmotor, vorzugsweise zur Reduktion der Schadstoffemission des Kraftfahrzeugs, ausgebildet und ist in einem Abgastrakt angeordnet, der dem Verbrennungsmotor nachgeschaltet ist. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung ist vorzugsweise ein Katalysator, weiter vorzugsweise ein 3-Wege-Katalysator.
  • Die AGR-Vorrichtung zur Steuerung der Rückfuhr von Abgas ist stromabwärts des Verbrennungsmotors angeordnet und führt Abgas der Einlassseite des Verbrennungsmotors zu. Die AGR-Vorrichtung kann als steuerbare AGR-Klappe oder als steuerbares AGR-Ventil ausgeführt sein und kann stromaufwärts der Abgasnachbehandlungsvorrichtung angeordnet sein. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine bestimmte Bauart der AGR-Vorrichtung beschränkt.
  • Mittels der Motor-Stopp/Start-Vorrichtung kann der Verbrennungsmotor bei Vorliegen einer Motorstoppbedingung automatisch abgeschaltet und bei Vorliegen einer Motorstartbedingung automatisch gestartet werden. Die Motorstoppbedingung kann z. B. das Unterschreiten einer Mindestgeschwindigkeit und/oder das Betätigen eines Bremspedals z. B für eine bestimmte Zeitspanne und/oder das Betätigen eines Kupplungspedals des Kraftfahrzeugs sein. Die Motorstartbedingung kann z. B. das Lösen des Bremspedals im Motor-Stopp-Betrieb und/oder das Betätigen des Gaspedals im Motor-Stopp-Betrieb und/oder das Lösen des Kupplungspedals des Kraftfahrzeugs sein.
  • Die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung kann dabei z. B. als eigenständiges Bauteil ausgebildet oder als Teil eines Motorsteuergeräts oder als Teil eines Bordcomputers ausgeführt sein. Die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung ist zudem ausgebildet, bei Vorliegen der Motorstoppbedingung die Kraftstoffzufuhr an den Verbrennungsmotor zu unterbrechen. Die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung kann dabei z. B. mit den entsprechenden Komponenten der Kraftstoffzufuhr, beispielsweise mit Kraftstoffeinspritzdüsen, in Verbindung stehen und diese Komponenten derart, beispielsweise elektrisch, ansteuern, dass diese Komponenten zu einer Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr veranlasst werden.
  • Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Ansicht des Kraftfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Das Kraftfahrzeug 100 gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst einen Verbrennungsmotor 1, eine Drosselklappe 2, eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 3, eine Abgasrückführklappe (AGR-Klappe) 4, eine Motor-Stopp/Start-Vorrichtung 5, einen der Kurbelwelle 7 des Verbrennungsmotors 1 zuschaltbaren Verbraucher 6 und eine Abgasstauklappe 8.
  • Dem Verbrennungsmotor 1 wird über ein (nicht dargestelltes) Saugrohr eines (ebenfalls nicht dargestellten) Ansaugtrakts Frischluft zugeführt. Die Frischluftzufuhr 9 kann über eine in dem Saugrohr angeordnete Drosselklappe 2 gesteuert werden. Wird die Stellung der Drosselklappe 2 geöffnet, wird dem Verbrennungsmotor 1 dabei tendenziell mehr Frischluft zugeführt. Wird die Stellung der Drosselklappe 2 verringert, wird dem Verbrennungsmotor 1 tendenziell weniger Frischluft zugeführt. In der gezeigten Ausführungsform führt ein vollständiges Schließen der Drosselklappe 2 dazu, dass dem Verbrennungsmotor 1 keine Frischluft mehr zugeführt wird. Die Stellung der Drosselklappe 2 und damit die Frischluftzufuhr 9 an den Verbrennungsmotor 1 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine Motor-Stopp/Start-Vorrichtung 5 elektrisch ansteuerbar. Die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung 5 steht in Signalverbindung mit einem Stellglied der Drosselklappe 2 und kann durch das Senden entsprechender elektrischer Signale die Stellung der Drosselklappe 2 steuern.
  • Mittels der Motor-Stopp/Start-Vorrichtung 5 kann der Verbrennungsmotor 1 bei Vorliegen einer Motorstoppbedingung automatisch abgeschaltet und bei Vorliegen einer Motorstartbedingung automatisch gestartet werden.
  • Bei Vorliegen der Motorstoppbedingung unterbricht die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung 5 zunächst die Kraftstoffzufuhr an den Verbrennungsmotor 1.
  • Der Verbrennungsmotor 1 ist in der gezeigten Ausführungsform als Otto-Motor ausgeführt. Den Zylindern des Verbrennungsmotors wird in an sich bekannter Weise z. B. über einen Vergaser, ein Gemisch aus der durch das Saugrohr angesaugten Frischluft, einem Kraftstoff und Abgas zugeführt. Der Verbrennungsmotor 1 weist (nicht dargestellte) Einspritzdüsen auf, über die die Menge an eingespritztem Kraftstoff geregelt werden kann.
  • Das während des Verbrennungsvorgangs im Verbrennungsmotor entstehende Abgas 10 wird aus dem Verbrennungsmotor 1 ausgestoßen und einem (nicht dargestellten) Abgastrakt zugeführt. Im Abgastrakt befindet sich eine AGR-Klappe 4, über welche Abgas dem Verbrennungsmotor 1 rückgeführt werden kann. Ist die Abgasrückführklappe 4 in geöffneter Stellung, wird dem Verbrennungsmotor dabei mehr Abgas rückgeführt als in geschlossener Stellung. Die Stellung der Abgasrückführklappe 4 und damit die Menge an dem Verbrennungsmotor 1 zugeführtem Abgas 10 ist durch die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung elektrisch ansteuerbar. Die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung 5 steht hierzu in Signalverbindung mit einem Stellglied der AGR-Klappe 4.
  • Zur Reduktion der Abgasemission wird ein 3-Wege-Katalysator eingesetzt. Für die Wirksamkeit des 3-Wege-Katalysators ist es vorteilhaft, ein möglichst stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Gemisch bereitzustellen. Wird ein Ottomotor 1 mit 3-Wege-Katalysator im Stopp-Start-Betrieb betrieben, gelangt beim Motorstopp Frischluft und somit Sauerstoff in den Abgastrakt. Dieser Sauerstoff verhindert die reduzierende Wirkung des 3-Wege-Katalysators 3 beim nächsten Start. Der zusätzliche Sauerstoff muss aus dem Katalysator erst wieder entfernt werden, damit dieser seine reduzierende und oxidierende Wirksamkeit erreicht.
  • Beim Motorstopp gelangt Frischluft und somit Sauerstoff in den Abgastrakt, weil die rotierenden Komponenten des Verbrennungsmotors 1, z. B. die Kurbelwelle 7, aufgrund ihrer Massenträgheit bei Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr durch die Motor-Stopp-Start-Vorrichtung 5 nicht sofort zum Stillstand kommen, sondern z. B. die Kurbelwelle 7 typischerweise noch einige Umdrehungen bis zum Stillstand durchführt. Dadurch kommt es bei aus der Praxis bekannten Kraftfahrzeugen zu einer Förderung unverbrannten Frischluft-Sauerstoffs in den 3-Wege-Katalysator.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird bei Vorliegen der Motorstoppbedingung die Kraftstoffzufuhr an den Verbrennungsmotor 1 in an sich bekannter Weise durch die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung 5 unterbrochen. Gleichzeitig erfolgt erfindungsgemäß allerdings ein Schließen der Drosselklappe 2 und ein Öffnen der AGR-Klappe 4 durch die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung 5. Das Schließen der Drosselklappe 2 bewirkt ein Unterbrechen der Frischluftzufuhr 9 an den Verbrennungsmotor 1 und die Erzeugung eines Unterdruckes im Saugrohr. Dieser Unterdruck erzeugt bei gleichzeitigem Öffnen der AGR-Klappe 4 einen sehr hohen AGR-Massenstrom. Der AGR-Massenstrom besteht nur aus Abgas. Somit kann verhindert werden, dass Frischluft bzw. Sauerstoff in den 3-Wege-Katalysator gelangt. Das Ganze kann noch durch das Schließen einer Abgasstauklappe verstärkt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel kann optional zusätzlich die vor der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 3 im Abgastrakt angeordnete Abgasstauklappe 8 derart von der Motor-Stopp/Start-Vorrichtung 5 elektrisch angesteuert werden, dass die Abgasstauklappe 8 ebenfalls beim Motorstopp geschlossen wird. In der Folge kann das Abgas 10 nicht mehr aus dem Abgastrakt entweichen, und das Abgas 10 wird im Abgastrakt gestaut. Dies wirkt als Motorbremse und führt zu einem noch schnelleren Auslaufen des Verbrennungsmotors 1 und dazu, dass eine noch größere Menge an Abgas 10 über die Abgasrückführklappe 4 an den Verbrennungsmotor 1 rückgeführt wird.
  • Ferner kann optional die Anzahl der Kurbelwellenumdrehungen beim Motorstopp zusätzlich dadurch reduziert werden, dass ein zusätzlicher Verbraucher 6 oder eine Last, welche lediglich beispielhaft als eine Lichtmaschine ausgeführt sein kann, zugeschaltet wird.
  • Der zusätzliche beim Motorstopp zugeschaltete Verbraucher 6 oder die Last wandelt ebenfalls kinetische Auslaufenergie des Verbrennungsmotors 1 um und bremst diesen dadurch schneller ab. Dadurch kommt die Kurbelwelle 7 in weniger Umdrehungen zum Stillstand, und es wird weniger Verbrennungsluft in die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 3 gefördert.
  • Die beschriebenen Aspekte der vorliegenden Ausführungsform bewirken eine Erhöhung der Wirksamkeit des 3-Wege-Katalysators im Stopp-Start-Betrieb, insbesondere beim Motorstart, der auf einen vorherigen Motorstopp folgt.
  • Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Kraftfahrzeug
    1
    Verbrennungsmotor
    2
    Drosselvorrichtung, z. B. Drosselklappe
    3
    Abgasnachbehandlungsvorrichtung
    4
    Abgasrückführvorrichtung, z. B. Abgasrückführklappe
    5
    Motor-Stopp/Start-Vorrichtung
    6
    Verbraucher
    7
    Kurbelwelle
    8
    Abgasstauklappe
    9
    Frischluftzufuhr
    10
    Abgas
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2277757 B1 [0005]
    • DE 102010008310 B4 [0006]

Claims (10)

  1. Kraftfahrzeug (100), umfassend: einen Verbrennungsmotor (1), eine Drosselvorrichtung (2) zur Steuerung der Frischluftzufuhr (9) an den Verbrennungsmotor (1), eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung (3) zur Nachbehandlung von Abgas (10) aus dem Verbrennungsmotor (1), eine Abgasrückführvorrichtung (4) zur Steuerung der Rückfuhr von Abgas (10) an den Verbrennungsmotor (1), eine Motor-Stopp/Start-Vorrichtung (5), mittels derer der Verbrennungsmotor (1) bei Vorliegen einer Motorstoppbedingung automatisch abgeschaltet und bei Vorliegen einer Motorstartbedingung automatisch gestartet werden kann, wobei die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung ausgebildet ist, bei Vorliegen der Motorstoppbedingung die Kraftstoffzufuhr an den Verbrennungsmotor (1) zu unterbrechen, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung (5) ausgebildet ist, bei Vorliegen der Motorstoppbedingung die Frischluftzufuhr (9) an den Verbrennungsmotor (1) durch ein zumindest teilweises Schließen der Drosselvorrichtung (2) zu reduzieren, vorzugsweise zu unterbrechen, und die Rückfuhr von Abgas (10) an den Verbrennungsmotor (1) durch ein zumindest teilweises Öffnen der Abgasrückführvorrichtung (4) zu erhöhen.
  2. Kraftfahrzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung (5) ausgebildet ist, bei Vorliegen der Motorstoppbedingung mindestens einen Verbraucher (6), vorzugsweise eine Lichtmaschine oder einen rekuperativ betriebenen Kurbelwellen-Starter-Generator, zuzuschalten.
  3. Kraftfahrzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung (5) ausgebildet ist, bei Vorliegen der Motorstoppbedingung die Abgasabfuhr durch das zumindest teilweise Schließen einer Abgasstauklappe (8) zu reduzieren, vorzugsweise zu unterbrechen.
  4. Kraftfahrzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung (5) ausgebildet ist, bei Vorliegen einer Motorstoppbedingung die Drosselvorrichtung (2) vollständig zu schließen.
  5. Kraftfahrzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung (5) ausgebildet ist, bei Vorliegen einer Motorstoppbedingung die Abgasrückführvorrichtung (4) vollständig zu öffnen.
  6. Kraftfahrzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (3) ein Katalysator, vorzugsweise ein 3-Wege-Katalysator, ist.
  7. Kraftfahrzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung (5) ausgebildet ist, nach Eintreten der Motorstoppbedingung die Drosselvorrichtung (2) wieder zu öffnen, nachdem eine Kurbelwelle (7) des Verbrennungsmotors (1) zum Stillstand gekommen ist oder wenn die Motorstartbedingung eingetreten ist.
  8. Kraftfahrzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Stopp/Start-Vorrichtung (5) ausgebildet ist, die Drosselvorrichtung (2) und die Abgasrückführvorrichtung (4) bei einem Motorstopp derart anzusteuern, dass die Frischluftzufuhr (9) zur Abgasnachbehandlungsvorrichtung (3) trotz massenträgheitsbedingtem Nachlaufen der Kurbelwelle reduziert, vorzugsweise unterbrochen, wird.
  9. Kraftfahrzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Verbrennungsmotor (1) ein Ottomotor ist; und/oder b) dass die Drosselvorrichtung eine Drosselklappe umfasst; und/oder c) dass die Abgasrückführvorrichtung eine Abgasrückführklappe umfasst
  10. Kraftfahrzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (100) ein Nutzfahrzeug, beispielsweise ein Lastkraftwagen oder ein Omnibus, ist.
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