DE102019202383A1

DE102019202383A1 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechende Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE102019202383A1
Application number: DE102019202383.5A
Authority: DE
Inventors: Robert Schwarz
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2019-11-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die eine Abgas erzeugende Brennkraftmaschine (2) und eine über eine Abgasleitung (5) an einen Abgasauslass (4) der Brennkraftmaschine (2) angeschlossene Abgasreinigungseinrichtung (6) aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass bei einem Unterschreiten eines Temperaturgrenzwerts durch eine Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung (6) zumindest zeitweise eine Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine (2) und der Abgasreinigungseinrichtung (6) unterbrochen und das Abgas stromaufwärts der Abgasreinigungseinrichtung (6) aus der Abgasleitung (5) entnommen und in einem Zwischenspeicher zwischengespeichert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die eine Abgas erzeugende Brennkraftmaschine und eine über eine Abgasleitung an einen Abgasauslass der Brennkraftmaschine angeschlossene Abgasreinigungseinrichtung aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift US 9,957,876 B2 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung, um Luftströme innerhalb einer Brennkraftmaschine zu steuern. Dabei kann es vorgesehen sein, Abgas zeitweise zwischenzuspeichern.
Weiterhin beschreibt die Druckschrift DE 10 2016 223 301 A1 ein System zum Betreiben eines Fahrzeugs, wobei das System einen Druckspeicher, eine Strömungsmaschine und eine Ventilanordnung aufweist, wobei die Ventilanordnung zwischen einer Abgasanlage und einem Endrohr des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei der Druckspeicher über die Strömungsmaschine mit der Ventilanordnung verbunden ist, für die mehrere Ventilstellungen vorgesehen sind, wobei für die Ventilanordnung bei einem normalen Betrieb eine erste Ventilstellung einstellbar ist, bei der eine Verbindung zwischen der Abgasanlage und der Strömungsmaschine sowie dem Druckspeicher unterbrochen und die Abgasanlage zu dem Endrohr geöffnet ist.
Für den Fall, dass ein emissionsfreier Betrieb vorgesehen ist, ist für die Ventilanordnung eine zweite Ventilstellung einzustellen, wobei die Verbindung zwischen der Abgasanlage und der Strömungsmaschine sowie dem Druckspeicher zu öffnen und die Abgasanlage zu dem Endrohr zu schließen ist, wobei die Strömungsmaschine zu aktivieren ist, wobei Abgas, das über die in der zweiten Ventilstellung befindlichen Ventilanordnung aus der Abgasanlage ausströmt, von der Strömungsmaschine zu verdichten und in dem Druckspeicher zu speichern ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine effektive Abgasreinigung des Abgases der Brennkraftmaschine mittels der Abgasreinigungseinrichtung sicherstellt.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erzielt. Dabei ist vorgesehen, dass bei einem Unterschreiten eines Temperaturgrenzwerts durch eine Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung zumindest zeitweise eine Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Abgasreinigungseinrichtung unterbrochen und das Abgas stromaufwärts der Abgasreinigungseinrichtung aus der Abgasleitung entnommen und in einem Zwischenspeicher zwischengespeichert wird.
Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Zur Erzeugung des Antriebsdrehmoments verfügt die Antriebseinrichtung über die Brennkraftmaschine. Dieser wird während ihres Betriebs Kraftstoff und Sauerstoff, insbesondere in Form von Luft, zugeführt und verbrannt. Das hierbei entstehende Abgas wird über den Abgasauslass aus der Brennkraftmaschine ausgestoßen und abgeführt, insbesondere zumindest zeitweise in Richtung einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung.
Um in dem Abgas enthaltene Schadstoffe zumindest teilweise, vorzugsweise weitgehend oder sogar vollständig, aus dem Abgas zu entfernen, verfügt die Antriebseinrichtung über die Abgasreinigungseinrichtung. Der Abgasreinigungseinrichtung liegt vorzugsweise als Fahrzeugkatalysator vor oder arbeitet zumindest als ein solcher. Das bedeutet, dass in der Abgasreinigungseinrichtung eine katalytisch unterstützte chemische Reaktion abläuft, mittels welcher zumindest ein in dem Abgas enthaltener Schadstoff in ein ungefährlicheres Produkt umgewandelt wird. Beispielsweise werden mithilfe der Abgasreinigungseinrichtung Kohlenstoffmonoxid, Stickstoffoxide und/oder Kohlenwasserstoffe umgewandelt, insbesondere in Stickstoff und/oder Kohlenstoffdioxid.
Die Umwandlung der Schadstoffe in der Abgasreinigungseinrichtung erfolgt bei einer bestimmten Reaktionsgeschwindigkeit beziehungsweise Reaktionsrate. Diese ist zumindest näherungsweise umso höher, je näher eine Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung bei ihrer Betriebstemperatur liegt. Entspricht die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung der Betriebstemperatur der Abgasreinigungseinrichtung, so kann insoweit der jeweilige Schadstoff mit möglichst hoher Effizienz umgewandelt werden. Ist die Temperatur hingegen kleiner als die Betriebstemperatur, so ist die Reaktionsrate geringer. Entsprechend wird eine geringere Effizienz der Schadstoffumwandlung erzielt.
Das bedeutet, dass während die Temperatur kleiner ist als die Betriebstemperatur zumindest ein Teil der in dem Abgas enthaltenen Schadstoffe durch die Abgasreinigungseinrichtung hindurch gelangen und in die Außenumgebung austreten kann. Zumindest kann ein größerer Teil der Schadstoffe durch die Abgasreinigungseinrichtung hindurchtreten als bei einer der Betriebstemperatur entsprechenden Temperatur. Dies geringere Temperatur liegt üblicherweise nach einem Kaltstart der Antriebseinrichtung vor, weil die Abgasreinigungseinrichtung bei einem solchen Kaltstart zumindest näherungsweise eine der Umgebungstemperatur entsprechende Temperatur aufweist, die sich nach dem Betriebsbeginn der Antriebseinrichtung aufgrund des die Abgasreinigungseinrichtung durchströmenden Abgases und/oder eines Beheizens der Abgasreinigungseinrichtung mittels einer Heizeinrichtung in Richtung der Betriebstemperatur beziehungsweise bis auf die Betriebstemperatur erhöht. In diesem Zeitraum können - wie beschrieben - Schadstoffe durch die Abgasreinigungseinrichtung hindurchtreten und in die Außenumgebung gelangen.
Aus diesem Grund ist es nun vorgesehen, die Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Abgasreinigungseinrichtung zu unterbrechen, sofern die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung kleiner ist als der Temperaturgrenzwert, diesen also unterschreitet. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, die Strömungsverbindung solange zu unterbrechen, wie die Temperatur kleiner ist als der Temperaturgrenzwert beziehungsweise bis die Temperatur den Temperaturgrenzwert erreicht hat. Der Temperaturgrenzwert kann der Betriebstemperatur der Abgasreinigungseinrichtung entsprechen. Er kann jedoch auch geringer sein als diese. Beispielsweise beträgt er bei einer Angabe der Betriebstemperatur in °C mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 70 %, mindestens 80 % oder mindestens 90 % der Betriebstemperatur.
Zumindest während die Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Abgasreinigungseinrichtung unterbrochen ist, wird das Abgas stromaufwärts der Abgasreinigungseinrichtung aus der die Brennkraftmaschine und die Abgasreinigungseinrichtung strömungstechnisch miteinander verbindenden Abgasleitung entnommen und nachfolgend dem Zwischenspeicher zugeführt. Bevorzugt wird das Abgas in dem Zwischenspeicher zwischengespeichert beziehungsweise vorgehalten, bis die Abgasreinigungseinrichtung eine dem Temperaturgrenzwert entsprechende Temperatur aufweist.
Das Zwischenspeichern erfolgt besonders bevorzugt drucklos, also insbesondere bei dem Druck, mit welchem das Abgas von der Brennkraftmaschine bereitgestellt wird oder allenfalls einem geringfügig von diesem abweichenden Druck. Beispielsweise weicht der Druck, bei welchem das Abgas zwischengespeichert ist, höchstens 50 %, höchstens 25 % oder höchstens 10 % von dem Druck ab, mit welchem es in der Abgasleitung vorliegt. Insbesondere ist kein Druckerhöhungsmittel zur Erhöhung des Drucks in Richtung des Zwischenspeichers, wie zum Beispiel eine Pumpe, ein Kompressor oder dergleichen, strömungstechnisch zwischen der Brennkraftmaschine und/oder der Abgasleitung einerseits und dem Zwischenspeicher andererseits angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, dass dies eine allgemeine Strömungsmaschine nicht ausschließt, insbesondere sofern diese zur Förderung des Fluids aus dem Zwischenspeicher heraus vorgesehen und ausgebildet ist. Eine solche Strömungsmaschine kann ausdrücklich vorliegen. Besonders bevorzugt ist der Zwischenspeicher zur drucklosen Speicherung flexibel ausgebildet, insbesondere elastisch flexibel.
Sobald die Abgasreinigungseinrichtung die dem Temperaturgrenzwert entsprechende Temperatur aufweist, wird das zwischengespeicherte Abgas der Abgasreinigungseinrichtung zugeführt. Dies kann beispielsweise entweder unmittelbar erfolgen, wobei das Abgas aus dem Zwischenspeicher der Abgasleitung und über diese der Abgasreinigungseinrichtung zugeführt wird, insbesondere unter Umgehung der Brennkraftmaschine. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, das zwischengespeicherte Abgas zumindest teilweise der Brennkraftmaschine und über diese der Abgasleitung und anschließend der Abgasreinigungseinrichtung zuzuführen. Dies erfolgt besonders bevorzugt im Rahmen einer Abgasrückführung. Der Volumenstrom des der Brennkraftmaschine zugeführten Abgases, welches dem Zwischenspeicher entnommen wird, wird insoweit derart bemessen, dass ein bestimmungsgemäßer Betrieb der Brennkraftmaschine erfolgt. Beispielsweise wird der Durchsatz derart festgelegt, dass eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine erzielt wird, vorzugsweise in einem Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine.
Vorzugsweise weist der Zwischenspeicher eine Speicherkapazität auf, welche größer ist als ein Fluidvolumen einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine. Unter der Abgasanlage der Brennkraftmaschine ist eine Einrichtung zu verstehen, welche sich strömungstechnisch zwischen einer einem Brennraum der Brennkraftmaschine abgewandten Seite eines Auslassventils und einem der Außenumgebung zugewandten Ende eines Endrohrs erstreckt. Das bedeutet, dass von der Brennkraftmaschine erzeugtes Abgas, welches in dem wenigstens einen Brennraum der Brennkraftmaschine anfällt, über das Auslassventil in die Abgasanlage einströmt und aus dem Endrohr aus der Abgasanlage in die Außenumgebung übertritt.
Die Speicherkapazität des Zwischenspeichers entspricht beispielsweise mindestens 100 %, mindestens 150 %, mindestens 200 %, mindestens 250 %, mindestens 500 % oder mindestens 1.000 % des Fluidvolumens der Abgasanlage. Auf diese Art und Weise kann bei üblichen Betriebsbedingungen der Antriebseinrichtung diejenige Zeitspanne mithilfe des Zwischenspeichers überbrückt werden, in welcher nach einem Kaltstart der Antriebseinrichtung die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung den Temperaturgrenzwert erreicht. Hierdurch wird eine besonders effektive Reinigung des Abgases mittels der Abgasreinigungseinrichtung sichergestellt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abgasreinigungseinrichtung beheizt wird, während die Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Abgasreinigungseinrichtung unterbrochen ist. Das Beheizen der Abgasreinigungseinrichtung erfolgt beispielsweise mittels einer entsprechenden Heizeinrichtung, insbesondere einer elektrischen Heizeinrichtung. Durch das Beheizen der Abgaseinrichtung wird ihre Temperatur in Richtung des Temperaturgrenzwerts beziehungsweise der Betriebstemperatur erhöht, vorzugsweise bis auf den Temperaturgrenzwert beziehungsweise die Betriebstemperatur. Durch das Beheizen der Abgasreinigungseinrichtung wird sichergestellt, dass eine effektive Reinigung des Abgases erfolgt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Abgasreinigungseinrichtung freigegeben wird, sobald die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung die Betriebstemperatur und/oder ein Füllstand des Zwischenspeichers einen Grenzfüllstand erreicht hat. Die zuvor unterbrochene Strömungsverbindung wird also wieder freigegeben, sobald wenigstens eine oder mehrere der genannten Bedingungen erfüllt sind. Vorzugsweise erfolgt das Freigeben, sobald genau eine der Bedingungen realisiert ist. In jedem Fall ist es vorteilhaft, die Strömungsverbindung freizugeben, sobald die Temperatur den Temperaturgrenzwert erreicht hat, unabhängig von dem Füllstand des Zwischenspeichers.
Zwangsweise ist es zudem vorgesehen, die Strömungsverbindung freizugeben, sofern der Füllstand den Grenzfüllstand erreicht hat, unabhängig von der Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung. Unter dem Grenzfüllstand wird ein Füllstand des Zwischenspeichers verstanden, welcher beispielsweise der Speicherkapazität des Zwischenspeichers entspricht. Die Speicherkapazität wiederum entspricht dem maximal möglichen Füllstand des Zwischenspeichers. Es kann vorgesehen sein, dass der Grenzfüllstand kleiner ist als die Speicherkapazität des Zwischenspeichers, insbesondere beträgt der Grenzfüllstand höchstens 90 % oder höchstens 80 % der Speicherkapazität, um ein Bersten des Zwischenspeichers zuverlässig zu vermeiden. Die beschriebene Vorgehensweise stellt eine zuverlässige Reinigung des Abgases und einen sicheren Betrieb der Antriebseinrichtung sicher.
Eine bevorzugte weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass die Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Abgasreinigungseinrichtung mit einer in Abhängigkeit von der Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung gewählten Durchströmungsquerschnittsfläche schrittweise oder kontinuierlich freigegeben wird. Hierunter ist zu verstehen, dass die Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Abgasreinigungseinrichtung nicht lediglich entweder vollständig versperrt oder vollständig freigegeben sein kann, sondern dass die Durchströmungsquerschnittsfläche mit wenigstens einer Zwischenstufe gewählt wird.
Dies erfolgt derart, dass die Durchströmungsquerschnittsfläche umso größer gewählt und eingestellt wird, je höher die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung ist. Entsprechend wird die Durchströmungsquerschnittsfläche der Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Abgasreinigungseinrichtung in mehreren Schritten schrittweise oder - alternativ - kontinuierlich vergrößert, nämlich ausgehend von einer vollständig unterbrochenen Strömungsverbindung bis hin zu einer vollständig freigegebenen Strömungsverbindung.
Die Durchströmungsquerschnittsfläche wird vorzugsweise unmittelbar aus der Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung ermittelt, insbesondere mithilfe einer mathematischen Rechenvorschrift, einer Tabelle und/oder einem Kennfeld. Dies erfolgt derart, dass der Abgasreinigungseinrichtung umso mehr des von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgases zugeführt wird, je höher die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung ist. Auf diese Art und Weise wird der Abgasnachbehandlungshandlungseinrichtung bereits Abgas zugeführt, wenn die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung kleiner ist als ihre Betriebstemperatur.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Abgasreinigungseinrichtung bei Unterschreiten des Temperaturgrenzwerts durch die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung vollständig versperrt ist. Ab dem Erreichen des Temperaturgrenzwerts durch die Temperatur wird nunmehr die Durchströmungsquerschnittsfläche schrittweise oder kontinuierlich vergrößert, bis die Temperatur die Betriebstemperatur erreicht hat. Der Temperaturgrenzwert ist hierbei kleiner als die Betriebstemperatur, jedoch hinreichend, um eine zumindest teilweise Konvertierung der in dem Abgas enthaltenen Schadstoff zu gewährleisten. Insgesamt wird mit der beschriebenen Vorgehensweise also eine besonders effektive Reinigung des Abgases erzielt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Abgas aus dem Zwischenspeicher zumindest zeitweise einem Frischgaseinlass der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Der Frischgaseinlass ist über wenigstens ein Einlassventil strömungstechnisch an den wenigstens einen Brennraum der Brennkraftmaschine angeschlossen. Über den Frischgaseinlass kann insoweit dem Brennraum Frischgas, insbesondere Frischluft oder ein Frischluft-Abgas-Gemisch zugeführt werden. Das in dem Zwischenspeicher zwischengespeicherte Abgas wird nun zumindest zeitweise diesem Frischgaseinlass zugeführt, nämlich beispielsweise im Rahmen einer Abgasrückführung. Das Abgas aus dem Zwischenspeicher dient insoweit der Bereitstellung des Frischluft-Abgas-Gemischs. Vorzugsweise erfolgt das Zuführen des Abgases während eines Teillastbetriebs der Brennkraftmaschine, sodass ein besonders geringer Kraftstoffverbrauch realisiert wird.
Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Zuführen des Abgases aus dem Zwischenspeicher zu dem Frischgaseinlass mittels einer Fluidfördereinrichtung erfolgt. Die Fluidfördereinrichtung ist vorzugsweise eine Fluidpumpe, insbesondere eine Vakuumpumpe. Die Fluidfördereinrichtung dient dem Entnehmen des Abgases aus dem Zwischenspeicher und dem Zuführen des aus dem Zwischenspeicher entnommenen Abgases zu dem Frischgaseinlass. Grundsätzlich kann die Fluidfördereinrichtung beliebig ausgestaltet sein, sofern sie für das Fördern des Abgases geeignet ist. Besonders bevorzugt wird als Fluidfördereinrichtung die Vakuumpumpe herangezogen, weil mittels dieser eine vollständig oder zumindest eine nahezu vollständige Entleerung des Zwischenspeichers erfolgen kann. Hierdurch ist ein besonders effektives Betreiben der Antriebseinrichtung sichergestellt.
Schließlich kann im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Zwischenspeicher über ein steuerbares Rückschlagventil an den Abgasauslass und den Frischgaseinlass angeschlossen ist, wobei das Rückschlagventil in einer ersten Schalteinstellung eine Strömung des Abgases in Richtung des Zwischenspeichers zulässt und aus Richtung des Zwischenspeichers verhindert und in einer zweiten Schalteinstellung die Strömung des Abgases in beide Richtungen freigibt. Während des Betreibens der Antriebseinrichtung wird insoweit aus den beiden Schalteinstellungen des Rückschlagventils, also der ersten Schalteinstellung und der zweiten Schalteinstellung, eine Schalteinstellung ausgewählt und an dem steuerbaren Rückschlagventil eingestellt.
In der ersten Schalteinstellung arbeitet das Rückschlagventil als eben solches. Das bedeutet, dass das Rückschlagventil die Strömung des Abgases in lediglich eine Richtung zulässt und in die entgegengesetzte Richtung verhindert. In der zweiten Schalteinstellung ist das Rückschlagventil hingegen durchgehend geöffnet, sodass das Abgas in beide Richtungen strömen kann, also sowohl in Richtung des Zwischenspeichers als auch aus dem Zwischenspeicher heraus. Hierdurch ist ein besonders flexibles Betreiben der Antriebseinrichtung sichergestellt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des im Rahmen dieser Beschreibung erläuterten Verfahrens, wobei die Antriebseinrichtung eine Abgas erzeugende Brennkraftmaschine und eine über eine Abgasleitung an einen Abgasauslass der Brennkraftmaschine angeschlossene Abgasreinigungseinrichtung aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung dazu ausgebildet ist, bei einem Unterschreiten eines Temperaturgrenzwerts durch eine Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung zumindest zeitweise eine Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Abgasreinigungseinrichtung zu unterbrechen und das Abgas stromaufwärts der Abgasreinigungseinrichtung aus der Abgasleitung zu entnehmen und in einem Zwischenspeicher zwischenzuspeichern.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung sowie der entsprechenden Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in der Abgasleitung ein Stellventil zum Unterbrechen der Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Abgasreinigungseinrichtung angeordnet ist. Das Stellventil liegt beispielsweise als Stellklappe in der Abgasleitung vor. Mithilfe des Stellventils ist die Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Abgasreinigungseinrichtung vollständig unterbrechbar, sodass das gesamte von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas zeitweise dem Zwischenspeicher zugeführt wird. Hierdurch ist eine besonders effektive Abgasreinigung realisiert.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Abgasauslass über eine Verbindungsleitung an einen Frischgaseinlass der Brennkraftmaschine strömungstechnisch angeschlossen ist, wobei der Zwischenspeicher zwischen einem ersten Rückschlagventil und einem zweiten Rückschlagventil an die Verbindungsleitung strömungstechnisch angeschlossen ist. Die Verbindungsleitung ist insoweit einerseits an den Abgasauslass und andererseits an den Frischgaseinlass angeschlossen. Um ein Überströmen von Frischgas von dem Frischgaseinlass durch die Verbindungsleitung in Richtung des Abgasauslasses zu verhindern, sind in der Verbindungsleitung die beiden Rückschlagventile, also das erste Rückschlagventil und das zweite Rückschlagventil, angeordnet.
Vorzugsweise sind die beiden Rückschlagventile als steuerbare Rückschlagventile ausgestaltet. In einer ersten Schalteinstellung lassen die Rückschlagventile eine Strömung durch die Verbindungsleitung aus Richtung des Abgasauslasses in Richtung des Frischgaseinlasses zu, wohingegen sie in einer zweiten Schalteinstellung durchgehend geschlossen sind, also eine Durchströmung der Verbindungsleitung ausgehend von dem Abgasauslass bis hin zu dem Frischgaseinlass verhindert.
Strömungstechnisch zwischen den beiden Rückschlagventilen ist der Zwischenspeicher an die Verbindungsleitung strömungstechnisch angeschlossen. Zum Zwischenspeichern des Abgases in dem Zwischenspeicher wird beispielsweise das erste Rückschlagventil in der ersten Schalteinstellung und das zweite Rückschlagventil in der zweiten Schalteinstellung betrieben. Zum Zuführen des Abgases aus dem Zwischenspeicher zu dem Frischgaseinlass wird hingegen das erste Rückschlagventil in der zweiten Schalteinstellung und das zweite Rückschlagventil in der ersten Schalteinstellung betrieben.
Die Erfindung betrifft selbstverständlich auch ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinrichtung gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung. Das Kraftfahrzeug verfügt zusätzlich zu der Antriebseinrichtung über eine Karosserie. Die Karosserie weist wenigstens einen Hohlraum auf, beispielsweise in einem Holm der Karosserie. In dem Hohlraum ist bevorzugt der Zwischenspeicher angeordnet. Besonders bevorzugt weist der Hohlraum eine unregelmäßige Außenkontur auf, insbesondere ist er im Schnitt gesehen also nicht rechteckig. Der Zwischenspeicher besteht beispielsweise aus einem flexiblen Material, beispielsweise aus einem flexiblen Kunststoff, sodass er in mit Abgas befülltem Zustand an eine den Hohlraum begrenzende Kontur formangepasst ist. Besonders bevorzugt ist das Material des Zwischenspeichers elastisch, sodass das Abführen des Abgases aus dem Zwischenspeicher mit geringem Energieaufwand erfolgen kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige

Figur eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug. Die Antriebseinrichtung weist eine Brennkraftmaschine 2 mit einem Frischgaseinlass 3 und einem Abgasauslass 4 auf. Über den Frischgaseinlass 3 ist wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine 2 Frischgas zuführbar. Über den Abgasauslass 4 ist Abgas aus dem Brennraum abführbar. Sofern die Brennkraftmaschine 2 mehrere Brennräume aufweist, so sind die Brennräume strömungstechnisch jeweils einerseits an den Frischgaseinlass 3 und andererseits an den Abgasauslass 4 angeschlossen. Jeder Brennraum ist insoweit jeweils über ein hier nicht dargestelltes Einlassventil an den Frischgaseinlass 3 und über ein ebenfalls nicht dargestelltes Auslassventil an den Abgasauslass 4 strömungstechnisch angeschlossen.
Der Frischgaseinlass 3 liegt beispielsweise in Form eines Saugrohrs der Brennkraftmaschine 2 vor. Der Abgasauslass 4 ist strömungstechnisch über eine Abgasleitung 5 an eine Abgasreinigungseinrichtung 6 angeschlossen, welche vorzugsweise als Fahrzeugkatalysator vorliegt. Strömungstechnisch zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der Abgasreinigungseinrichtung 6 ist ein Stellventil 7 angeordnet. Mittels des Stellventils 7 ist eine Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der Abgasreinigungseinrichtung 6 wahlweise unterbrochen oder hergestellt. Bei einer ersten Schalteinstellung des Stellventils 7 ist insoweit die Strömungsverbindung vollständig unterbrochen und bei einer zweiten Schalteinstellung vollständig hergestellt.
Die Antriebseinrichtung 1 verfügt weiterhin über eine Verbindungsleitung 8, die strömungstechnisch einerseits an die Abgasleitung 5 und andererseits an den Frischgaseinlass 3 angeschlossen ist. In anderen Worten sind über die Verbindungsleitung 8 der Frischgaseinlass 3 und die Abgasleitung 5 beziehungsweise der Abgasauslass 4 strömungstechnisch aneinander angeschlossen. In der Verbindungsleitung 8 liegen ein erstes Rückschlagventil 9 sowie ein zweites Rückschlagventil 10 vor.
Die Rückschlagventile 9 und 10 sind vorzugsweise als steuerbare Rückschlagventile ausgestaltet. Bei einer ersten Schalteinstellung lassen die Rückschlagventile 9 und 10 eine Durchströmung der Verbindungsleitung 8 aus Richtung der Abgasleitung 5 in Richtung des Frischgaseinlasses 3 zu, wohingegen sie die Verbindungsleitung 8 in einer zweiten Schalteinstellung vollständig versperren. An die Verbindungsleitung 8 ist strömungstechnisch zwischen den Rückschlagventilen 9 und 10 ein Zwischenspeicher 11 strömungstechnisch angeschlossen, nämlich vorzugsweise über ein steuerbares Rückschlagventil 12 und eine Fluidfördereinrichtung 13.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel setzt sich der Zwischenspeicher 11 aus mehreren Teilvolumina 14 zusammen. Das Rückschlagventil 12 ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass es bei einer ersten Schalteinstellung eine Strömung aus Richtung der Verbindungsleitung 8 in Richtung des Zwischenspeichers 11 freigibt und bei einer zweiten Schalteinstellung durchgehend geöffnet ist. Das bedeutet, dass bei Vorliegen der zweiten Schalteinstellung das in dem Zwischenspeicher 11 zwischengespeicherte Fluid aus dem Zwischenspeicher 11 ausströmen kann.
Es ist nun vorgesehen, dass während eines Betriebs der Antriebseinrichtung 1 das von der Brennkraftmaschine 2 erzeugte Abgas zeitweise dem Zwischenspeicher 11 zugeführt wird, nämlich bei einem Unterschreiten eines Temperaturgrenzwerts durch eine Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung 6. Ist also die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung 6 kleiner als der Temperaturgrenzwert, so wird das Stellventil 7 zum Unterbrechen der Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der Abgasreinigungseinrichtung 6 eingestellt.
Zudem werden das Rückschlagventil 9 und das Rückschlagventil 12 derart eingestellt, dass das von der Brennkraftmaschine 2 kommende Abgas in den Zwischenspeicher 11 gelangen kann beziehungsweise diesem zugeführt wird. Das Rückschlagventil 10 wird hingegen verschlossen. Hierzu liegt es in seiner zweiten Schalteinstellung vor. Beispielsweise wird zum Einbringen des Abgases in den Zwischenspeicher 11 die Fluidfördereinrichtung 13 entsprechend betrieben. Die Strömungsrichtung des Abgases ist durch die Pfeile 15 angedeutet.
Hat die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung 6 den Temperaturgrenzwert erreicht, so wird das Stellventil 7 zum zumindest teilweisen Freigeben der Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der Abgasreinigungseinrichtung 6 angesteuert. Zudem ist es in diesem Fall vorgesehen, das in dem Zwischenspeicher 11 zwischengespeicherte Abgas in Richtung einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung 1 abzuführen, nämlich über die Abgasreinigungseinrichtung 6. Hierzu wird dem Zwischenspeicher 11 Abgas entnommen und gemäß dem Pfeil 16 dem Frischgaseinlass 3 zugeführt.
Über die Brennkraftmaschine 2 gelangt das dem Zwischenspeicher 11 entnommene Abgas insoweit in den Abgasauslass 4 und durchströmt nachfolgend die Abgasreinigungseinrichtung 6 in Richtung der Außenumgebung. Hierzu ist das erste Rückschlagventil derart eingestellt, dass das Abgas nicht unmittelbar in die Abgasleitung 5 gelangt. Vorzugsweise liegt es hierzu in seiner zweiten Schalteinstellung vor. Die Rückschlagventile 10 und 12 sind hingegen derart eingestellt, dass das Abgas aus dem Zwischenspeicher 11 ausströmen und in Richtung des Frischgaseinlasses 3 beziehungsweise in diesen einströmen kann. Mithilfe des Zwischenspeichers 11 ist in anderen Worten eine zeitversetzte Abgasrückführung realisiert.
Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht eine besonders effiziente Reinigung des von der Brennkraftmaschine 2 erzeugten Abgases, insbesondere nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 2. In diesem Fall ist die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung 6 kleiner als der Temperaturgrenzwert und insbesondere kleiner als eine Betriebstemperatur der Abgasreinigungseinrichtung 6. Durch das Zwischenspeichern des von der Brennkraftmaschine 2 erzeugten Abgases in dem Zwischenspeicher 11 wird ein Hindurchtreten des Abgases durch die Abgasreinigungseinrichtung 6 dann vermieden, wenn sie eine geringe Konvertierungsleistung aufweist. Vielmehr wird das Abgas der Abgasreinigungseinrichtung 6 nur dann beziehungsweise erst dann zugeführt, wenn die Konvertierungsleistung hinreichend hoch ist.
Bezugszeichenliste

1: Antriebseinrichtung
2: Brennkraftmaschine
3: Frischgaseinlass
4: Abgasauslass
5: Abgasleitung
6: Abgasreinigungseinrichtung
7: Stellventil
8: Verbindungsleitung
9: erstes Rückschlagventil
10: zweites Rückschlagventil
11: Zwischenspeicher
12: Rückschlagventil
13: Fluidfördereinrichtung
14: Teilvolumen
15: Pfeil
16: Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9957876 B2 [0002]
DE 102016223301 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die eine Abgas erzeugende Brennkraftmaschine (2) und eine über eine Abgasleitung (5) an einen Abgasauslass (4) der Brennkraftmaschine (2) angeschlossene Abgasreinigungseinrichtung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Unterschreiten eines Temperaturgrenzwerts durch eine Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung (6) zumindest zeitweise eine Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine (2) und der Abgasreinigungseinrichtung (6) unterbrochen und das Abgas stromaufwärts der Abgasreinigungseinrichtung (6) aus der Abgasleitung (5) entnommen und in einem Zwischenspeicher zwischengespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinrichtung (6) beheizt wird, während die Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine (2) und der Abgasreinigungseinrichtung (6) unterbrochen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine (2) und der Abgasreinigungseinrichtung (6) freigegeben wird, sobald die Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung (6) dem Temperaturgrenzwert und/oder ein Füllstand des Zwischenspeichers (11) einen Grenzfüllstand erreicht hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine (2) und der Abgasreinigungseinrichtung (6) mit einer in Abhängigkeit von der Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung (6) gewählten Durchströmungsquerschnittsfläche schrittweise oder kontinuierlich freigegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas aus dem Zwischenspeicher (11) zumindest zeitweise einem Frischgaseinlass (3) der Brennkraftmaschine (2) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführen des Abgases aus dem Zwischenspeicher (11) zu dem Frischgaseinlass (3) mittels einer Fluidfördereinrichtung (13) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeicher (11) über ein steuerbares Rückschlagventil (12) an den Abgasauslass (4) und den Frischgaseinlass (3) angeschlossen ist, wobei das Rückschlagventil (12) in einer ersten Schalteinstellung eine Strömung des Abgases in Richtung des Zwischenspeichers (11) zulässt und aus Richtung des Zwischenspeichers (11) verhindert und in einer zweiten Schalteinstellung die Strömung des Abgases in beide Richtungen freigibt.
Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (1) eine Abgas erzeugende Brennkraftmaschine (2) und eine über eine Abgasleitung (5) an einen Abgasauslass (4) der Brennkraftmaschine (2) angeschlossene Abgasreinigungseinrichtung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) dazu ausgebildet ist, bei einem Unterschreiten eines Temperaturgrenzwerts durch eine Temperatur der Abgasreinigungseinrichtung (6) zumindest zeitweise eine Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine (2) und der Abgasreinigungseinrichtung (6) zu unterbrechen und das Abgas stromaufwärts der Abgasreinigungseinrichtung (6) aus der Abgasleitung (5) zu entnehmen und in einem Zwischenspeicher (11) zwischenzuspeichern.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasleitung (5) ein Stellventil (7) zum Unterbrechen der Strömungsverbindung zwischen der Strömungsverbindung zwischen der Brennkraftmaschine (2) und der Abgasreinigungseinrichtung (6) angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasauslass (4) über eine Verbindungsleitung (8) an einen Frischgaseinlass (3) der Brennkraftmaschine strömungstechnisch angeschlossen ist, wobei der Zwischenspeicher (11) zwischen einem ersten Rückschlagventil (9) und einem zweiten Rückschlagventil (10) an die Verbindungsleitung (8) strömungstechnisch angeschlossen ist.