DE102019210256A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einer elektrisch unterstützten abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einer abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung mit elektrischem Unterstützungsantrieb, mit folgenden Schritten:- Bereitstellen einer Betriebspunktsangabe des Verbrennungsmotors;- Ermitteln einer maximal zulässigen Rekuperationsleistung in einem Rekuperationsbetrieb des elektrischen Unterstützungsantriebs abhängig von der Betriebspunktangabe;- Begrenzen der Rekuperationsleistung auf die maximal zulässige Rekuperationsleistung in dem Rekuperationsbetrieb.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft aufgeladene Verbrennungsmotoren mit einer elektrisch unterstützten, abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung, und insbesondere Verfahren zur Rekuperation von elektrischer Energie durch generatorischen Betrieb eines elektrischen Unterstützungsantriebs für die Aufladeeinrichtung.
  • Technischer Hintergrund
  • Aufgeladene Verbrennungsmotoren weisen in der Regel eine abgasgetriebene Aufladeeinrichtung, einen sogenannten Abgasturbolader, auf, der unter Nutzung von Abgasenthalpie des Verbrennungsabgases Umgebungsluft ansaugt und verdichtet und dem Verbrennungsmotor unter einem gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Ladedruck zum Zuführen in die Brennräume der Zylinder bereitstellt.
  • Der bereitstellbare Ladedruck bzw. die Verdichterleistung bestimmt sich maßgeblich durch den Luftmassenstrom über den Verdichter und die bereitgestellte Abgasenthalpie des Verbrennungsabgases. Die bereitgestellte Abgasenthalpie bestimmt die zum Verdichten der angesaugten Frischluft bereitgestellte Verdichtungsleistung und wird durch den Betriebspunkt des Verbrennungsmotors vorgegeben. Zudem unterliegt der Verdichter einer Begrenzung, die durch Kriterien des Komponentenschutzes und durch das sogenannte Verdichterpumpen, das einen Betriebsfall des Verdichters darstellt, bei dem Vibrationen und ein Strömungsabriss an den Verdichterradschaufeln auftreten, vorgegeben sind.
  • Um die Dynamik einer solchen abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung zu erhöhen, können abgasgetriebene Aufladeeinrichtungen mit einem elektrischen Unterstützungsantrieb, einem sogenannten ETA (Electric Turbo Assist), versehen sein, um durch Zufuhr von elektrischer Leistung eine Verdichtung zu erreichen, die durch alleinige Nutzung der Abgasenthalpie nicht erreichbar wäre. Der elektrische Unterstützungsantrieb greift an der Welle zwischen Verdichter und Turbine der Aufladeeinrichtung an, um durch Bereitstellen von zusätzlichem elektrisch generiertem Antriebsmoment den Verdichter der Aufladeeinrichtung zusätzlich zu beschleunigen. Dies ist beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2016 222 928 A1 beschrieben.
  • Weiterhin ist bekannt, dass mithilfe des elektrischen Unterstützungsantriebs auch elektrische Energie durch Umwandlung von aus Abgasenthalpie gewonnener mechanischer Energie rekuperiert werden kann. Die rekuperierbare elektrische Leistung hängt von dem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors ab. Grundsätzlich ist die rekuperierbare elektrische Energie umso höher, je höher der Lastbereich und die Drehzahl des Verbrennungsmotors ist, da die Abgasenthalpie entsprechend ansteigt. Im Übergangsbereich zum Komponentenschutz bei hoher Motorlast und hohen Drehzahlen kann eine hohe rekuperierte elektrische Leistung jedoch zu zu hohen Abgastemperaturen führen, bei denen ein Betrieb der abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung aus Gründen des Komponentenschutzes nicht zugelassen ist oder eine gesteigerte Gemischanfettung erforderlich ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß sind ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einer abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung mit elektrischer Unterstützung gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung und ein Motorsystem gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.
  • Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einer abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung mit elektrischem Unterstützungsantrieb vorgesehen, mit folgenden Schritten:
    • - Bereitstellen einer Betriebspunktsangabe des Verbrennungsmotors;
    • - Ermitteln einer maximal zulässigen Rekuperationsleistung in einem Rekuperationsbetrieb des elektrischen Unterstützungsantriebs abhängig von der Betriebspunktangabe; und
    • - Begrenzen der Rekuperationsleistung auf die maximal zulässige Rekuperationsleistung in dem Rekuperationsbetrieb.
  • Der Betrieb der abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung ist in der Regel direkt an den Betriebspunkt des Verbrennungsmotors gekoppelt. Je mehr Abgasenthalpie zur Verfügung steht, desto höher ist die abrufbare mechanische Leistung und desto höher ist die zur Verfügung stehende Verdichtungsleistung und rekuperierbare elektrische Leistung. Jedoch unterliegt der Betrieb der Aufladeeinrichtung Begrenzungen zum Schutz von Bauteilen, insbesondere den Turbinenschaufeln der Abgasturbine, so dass die Temperatur und die Drehzahl der Abgasturbine begrenzt werden. Üblicherweise beziehen sich Maßnahmen zur Begrenzung der Temperatur der Abgasturbine auf eine Begrenzung der Abgastemperatur, die üblicherweise durch eine Anfettung (Betrieb mit Kraftstoffüberschuss über stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis) des Luft-Kraftstoff-Gemischs im Verbrennungsmotor mit zusätzlich eingespritztem Kraftstoff erreicht wird.
  • In Verbindung mit einer hohen Rekuperationsleistung, d. h. einer Umsetzung eines großen Anteils von Abgasenthalpie in durch den Unterstützungsantrieb der Aufladeeinrichtung generatorisch erzeugten elektrischen Energie, kann eine unerwünschte Vergrößerung des Anfettungsbereichs auftreten. Daher sieht das obige Verfahren vor, die Rekuperationsleistung zu maximieren, aber diese gleichzeitig in Abhängigkeit des Betriebspunkts des Verbrennungsmotors auf eine maximal zulässige Rekuperationsleistung zu begrenzen, wenn eine Gefahr besteht, dass die Abgastemperatur sich bei höheren Rekuperationsleistung weiter erhöht und dadurch die maximal zulässige Abgastemperatur erreicht oder überschritten werden könnte.
  • Prinzipiell gilt für abgasgetriebene Aufladeeinrichtungen mit elektrischem Unterstützungsantrieb, dass im Rekuperationsbetrieb zwischen Kraftstoffverbrauch und verfügbarer Rekuperationsleistung ein beinahe linearer Zusammenhang besteht, wenn die rekuperierte Energie dem Antrieb des Kraftfahrzeugs zugeführt wird. Alternativ lässt sich die rekuperierte elektrische Energie auch dem Bordnetz zuführen, was wiederum in einer Entlastung des Verbrennungsmotors resultiert und somit zu einem niedrigeren Kraftstoffverbrauch führt. Somit ist es bezogen auf den Kraftstoffverbrauch immer vorteilhaft, die maximal mögliche elektrische Leistung zu rekuperieren und die Rekuperationsleistung der Antriebsenergie oder dem Bordnetz hinzuzufügen, solange sich der Verbrennungsmotor im moderaten Leistungsbereich befindet.
  • Insbesondere bei hohen Lastbereichen, in denen das Lastmoment und die Motordrehzahl hoch sind, bestünde theoretisch viel Potenzial zur Rekuperation elektrischer Leistung durch den elektrischen Unterstützungsantrieb aufgrund der hohen Abgasenthalpie des Verbrennungsabgases. In diesen Betriebsbereichen hat das Verbrennungsabgas jedoch eine hohe Abgastemperatur, die in der Regel die für die Komponenten im Abgassystem, wie z.B. der Abgasturbine der Aufladeeinrichtung, zulässige Grenzwerte übersteigt. Um die Abgastemperatur zu senken, sehen Schutzfunktionen Maßnahmen vor, bei denen die Abgastemperatur durch Anfetten des Luft-Kraftstoffgemisches begrenzt wird. Der Anfettungsbedarf führt jedoch zu einem höheren Verbrauch und mehr Emissionen.
  • Des Weiteren entstehen höhere Abgasgegendrücke bei Schließen des Waste Gates bzw. des Laderstellers, was zu höheren Ladungswechselverlusten und zu mehr Restgas im Zylinder führt. Daraus resultiert eine höhere Klopfneigung, die zu späteren Verbrennungslagen führt, wodurch die Abgastemperatur ebenfalls ansteigt. Im Übergangsbereich zur Anfettung bei hoher Motorleistung und bei einer Abgastemperatur, die noch nicht den Temperaturschwellenwert der Abgasturbine erreicht hat, lässt sich noch immer eine elektrische Leistung durch den elektrischen Unterstützungsantrieb rekuperieren. Aus diesem Grunde ist vorgesehen, die maximale Rekuperationsleistung des elektrischen Unterstützungsantriebs betriebspunktabhängig auf einen Wert festzulegen, der unter der maximal rekuperierbaren Leistung liegt aber dennoch einen Anteil der verfügbaren Abgasenthalpie umsetzt, der nicht zu einer weiteren Erhöhung der Abgastemperatur führt.
  • Dies kann beispielsweise mithilfe einer kennfeldbezogenen Vorsteuerung erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Regelung der Abgastemperatur z. B. basierend auf einer Messung der Abgastemperatur durch einen Abgastemperatursensor vorgesehen werden.
  • Weiterhin kann die Betriebspunktangabe durch eine Drehzahl und/oder ein Lastmoment des Verbrennungsmotors vorgegeben werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die maximal zulässige Rekuperationsleistung durch eine vorgegebene Begrenzungsfunktion abhängig von der Betriebspunktangabe bestimmt werden, wobei die Begrenzungsfunktion so vorgegeben wird, dass bei einem Rekuperationsbetrieb mit der maximal zulässigen Rekuperationsleistung keine weitere Erhöhung einer Abgastemperatur des Verbrennungsabgases oder keine Erhöhung der Abgastemperatur des Verbrennungsabgases über die für eine Abgasturbine oder einer sonstigen Komponente des Abgassystems vorgegebene Temperaturgrenze hinaus aufgrund des Rekuperationsbetriebs erfolgt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die maximal zulässige Rekuperationsleistung durch eine Korrekturgröße beaufschlagt wird, die sich anhand eines weiteren Kennfelds aus mindestens einer der nachfolgenden Größen ergibt: der Zündzeitpunkt, die Umgebungstemperatur und die Öl- oder Kühlwassertemperatur.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die maximal zulässige Rekuperationsleistung basierend auf einer Regelung der Abgastemperatur korrigiert werden, wobei eine Rekuperationsleistungskorrektur als Stellgröße ermittelt wird, wobei die Regelung auf einer Regelabweichung basiert, die sich aus einer vorgegebenen maximal zulässigen Abgastemperatur, die einer Temperaturbegrenzung für Komponenten des Abgassystems des Verbrennungsmotors entspricht, und einer tatsächlichen Abgastemperatur ergibt.
  • Weiterhin kann der Rekuperationsbetrieb der Aufladeeinrichtung eingenommen werden, wenn eine größere Menge von Abgasenthalpie zur Verfügung steht als für die Verdichtung in einem Verdichter der Aufladeeinrichtung benötigt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einer abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung mit elektrischem Unterstützungsantrieb vorgesehen, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um:
    • - eine Betriebspunktsangabe bereitzustellen, die einen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors angibt;
    • - eine maximal zulässige Rekuperationsleistung in einem Rekuperationsbetrieb des elektrischen Unterstützungsantriebs abhängig von der Betriebspunktangabe zu ermitteln;
    • - die Rekuperationsleistung auf die maximal zulässige Rekuperationsleistung in dem Rekuperationsbetrieb zu begrenzen.
  • Figurenliste
  • Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Motorsystems mit einer abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung mit elektrischem Unterstützungsantrieb;
    • 2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben des Verbrennungsmotors; und
    • 3 ein Kennfeld über Betriebszustände des Verbrennungsmotors, in denen eine Begrenzung der Rekuperationsleistung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen ist.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • 1 zeigt ein Motorsystem 1 mit einem Verbrennungsmotor 2, der eine Anzahl von Zylindern 3 aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind beispielhaft vier Zylinder 3 bereitgestellt.
  • Dem Verbrennungsmotor 2 wird in an sich bekannter Weise Umgebungsluft über ein Luftzuführungssystem 4 zugeführt. Verbrennungsabgas wird aus den Zylindern 3 über ein Abgassystem 5 abgeführt. Das Luftzuführungssystem 4 steht über Einlassventile (nicht gezeigt) mit den Zylindern 3 des Verbrennungsmotors 2 in an sich bekannter Weise in Verbindung. Verbrennungsabgas wird über entsprechende Auslassventile (nicht gezeigt) in das Abgassystem 5 in an sich bekannter Weise ausgestoßen.
  • Es kann eine Aufladeeinrichtung 6 vorgesehen sein, die eine Abgasturbine 61 im Abgassystem 5 aufweist und einen Laderverdichter 62 im Luftzuführungssystem 4 aufweist. Die Abgasturbine 61 ist mit dem Laderverdichter 62 mechanisch, z.B. über eine Welle 64 gekoppelt, so dass Abgasenthalpie, die in der Abgasturbine 61 in mechanische Energie umgesetzt wird, zur Verdichtung von aus der Umgebung entnommener Umgebungsluft in dem Laderverdichter 62 verwendet wird. Die Menge bzw. der Anteil an in mechanische Energie umgesetzter Abgasenthalpie kann durch einen an oder in der Abgasturbine 61 angeordneten Ladersteller 63 variabel eingestellt werden.
  • Der Ladersteller 63 kann in an sich bekannter Weise als VTG-Steller (VTG: Variable Turbine Geometry), als Wastegate-Steller oder dergleichen ausgebildet sein.
  • Es kann eine Unterstützung der Verdichtung durch den Laderverdichter 62 mithilfe eines Unterstützungsantriebs 65 (als Elektroantrieb) in der Aufladeeinrichtung 6 vorgesehen sein. Der Unterstützungsantrieb 65 kann zusätzliche mechanische Energie über eine mechanische Kopplung mit der Laderwelle 64 der Abgasturbine 61 und dem Laderverdichter 62 einbringen, so dass der Laderverdichter 62 auch unabhängig von von der Abgasturbine 61 bereitgestellter mechanischer Energie betrieben werden kann.
  • Stromabwärts des Verdichters 62 kann ein Ladeluftkühler 7 vorgesehen sein. Stromabwärts des Ladeluftkühlers 7 befindet sich ein Ladeluftabschnitt 41 des Luftzuführungssystems 4, in dem Ladeluft unter einem Ladedruck zur Verfügung gestellt wird.
  • Der Ladeluftabschnitt 41 kann durch eine Drosselklappe 9 stromabwärts begrenzt werden. Zwischen der Drosselklappe 9 und Einlassventilen der Zylinder 3 des Verbrennungsmotors 2 befindet sich ein Saugrohrabschnitt 42 des Luftzuführungssystems 4. In einer alternativen Ausführungsform kann der Ladeluftkühler 7 auch stromabwärts der Drosselklappe 9 angeordnet sein.
  • Zwischen einem Abschnitt des Abgassystems 5, der sich zwischen Auslassventilen der Zylinder 3 des Verbrennungsmotors 2 und der Abgasturbine 61 befindet, kann eine Abgasrückführungsleitung 10 in den Saugrohrabschnitt 42 führen. In der Abgasrückführungsleitung 10 kann ein Abgasrückführungsventil 11 (AGR-Ventil) angeordnet sein, um die Höhe des rückgeführten Abgasmassenstroms einstellen zu können.
  • In der Abgasrückführungsleitung 10 kann weiterhin ein Abgaskühler 12 angeordnet sein, um die Temperatur des rückgeführten Abgases zu reduzieren. Anstelle der durch die Abgasrückführungsleitung 10 realisierten Abgasrückführung kann auch durch einen variablen Ventiltrieb für die Einlass- und Auslassventile realisiert werden. Eine Abgasrückführung ergibt sich dabei durch Öffnen des Einlassventils bei noch geöffnetem Auslassventil, so dass durch den höheren Druck im Saugrohrabschnitt 42 gegenüber dem Druck im Abgassystem 5 stromaufwärts der Abgasturbine 61 komprimierte Frischluft durch die Zylinder 3 in das Abgassystem überströmt. (Scavenging).
  • Häufig ist im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors 2 der Abgasgegendruck im Abgassystem 5 größer als der Saugrohrdruck im Saugrohrabschnitt 42 des Luftzuführungssystems 4. Dieses Druckgefälle wird normalerweise für die kontrollierte Abgasrückführung von der Auslassseite des Verbrennungsmotors 2 zu dessen Einlassseite genutzt.
  • Es ist eine Steuereinheit 15 vorgesehen, die den Verbrennungsmotor 2 in an sich bekannter Weise durch Stellen der Stellgeber, wie beispielsweise der Drosselklappe 9, des Laderstellers 63, des Abgasrückführungsventils 11, von Kraftstoffeinspritzventilen zur Vorgabe der Menge an eingespritztem Kraftstoff (nicht gezeigt) und dergleichen entsprechend eines momentanen Betriebszustand des Verbrennungsmotors 2 und entsprechend einer Vorgabe, beispielsweise einem Fahrerwunschmoment, betreibt.
  • Das Verfahren zum Betreiben des Motorsystems wird nachfolgend anhand des Flussdiagramms der 2 näher beschrieben. Grundsätzlich ist es aus Effizienzgesichtspunkten sinnvoll, die maximal zur Verfügung stehende Abgasenthalpie die Aufladung des Verbrennungsmotors 2 und gegebenenfalls für die Rekuperation elektrischer Energie über den elektrischen Unterstützungsantrieb umzuwandeln. Jedoch aufgrund des Komponentenschutzes, durch den insbesondere die Abgastemperatur auf eine maximale Abgastemperatur begrenzt werden muss, ist jedoch im hohen Lastbereich die Umsetzung der Abgasenthalpie vollständig in Rekuperationsenergie nicht zulässig. Der durch die Rekuperation bewirkte höhere Abgasgegendruck führt aufgrund von Eingriffen in den Betrieb des Verbrennungsmotors 2 zu weiter ansteigenden Abgastemperaturen, so dass in vorbestimmten Betriebsbereichen hoher Last keine Rekuperation mehr zugelassen ist bzw. im Rekuperationsbetrieb die zulässige Rekuperationsleistung auf 0 begrenzt wird.
  • Nachfolgendes Verfahren sieht vor, den Betrieb des Verbrennungsmotors 2 in einem Übergangsbereich zwischen Betriebspunkten mit vollständiger Umsetzung der zur Verfügung stehenden Abgasenthalpie in die Aufladung von Frischluft und die Rekuperation von elektrischer Energie und den Betriebspunkten hoher Last, in denen keine Rekuperation elektrischer Energie zulässig ist, durch Vorgabe einer maximalen Rekuperationsleistung zu beeinflussen.
  • Dazu wird in Schritt S1 der Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 2 bereitgestellt, der durch das Lastmoment und die Drehzahl des Verbrennungsmotors bestimmt sein kann.
  • In Schritt S2 wird anhand des Betriebspunktes des Verbrennungsmotors 2 eine maximal zulässige Rekuperationsleistung bestimmt. Dies kann durch ein geeignetes vorgegebenes Begrenzungsmodell, insbesondere basierend auf einer Lookuptabelle oder dergleichen erfolgen.
  • Das Begrenzungsmodell kann so gewählt sein, dass zwischen dem Betriebsbereich, in dem eine vollständige Nutzung der Abgasenthalpie zur Rekuperation von elektrischer Leistung zur Verfügung steht, und dem Betriebsbereich, in dem die Rekuperation elektrischer Leistung aufgrund des Komponentenschutzes nicht zulässig ist bzw. vollständig unterbunden wird, nur einen Teil der maximal verfügbaren rekuperierbaren Leistung abgerufen wird. Dies erfolgt durch Begrenzung auf die resultierende maximal zulässige Rekuperationsleistung.
  • Dadurch wird eine weitere Erhöhung der Abgastemperatur in Richtung der maximal zulässigen Abgastemperatur verhindert bzw. diese auf die maximal zulässige Abgastemperatur begrenzt. Insbesondere sind die maximalen Rekuperationsleistungen so festgelegt, dass bei dem betreffenden Betriebspunkt und bei eingeschwungenem Motorsystem keine weitere Erhöhung der Abgastemperatur über die von der Abgasturbine 61 tolerierte Temperatur hinaus auftritt.
  • In Schritt S3 kann optional die maximal zulässige Rekuperationsleistung durch eine Korrekturgröße beaufschlagt werden, die sich anhand eines weiteren Kennfelds aus mindestens einer der nachfolgenden Größen ergibt: der Zündzeitpunkt, die Umgebungstemperatur und die Öl- und Kühlwassertemperatur.
  • Weiterhin kann in Schritt S4 eine Korrektur der maximalen Rekuperationsleistung auch basierend auf einer Regelung der Abgastemperatur vorgenommen werden. Die obige Begrenzung der Rekuperationsleistung dient dann zur Vorsteuerung.
  • Der Regelungseingriff einer Regelung der Abgastemperatur entspricht einer Rekuperationsleistungskorrektur als Stellgröße, mit der die in Schritt S2 bzw. S3 ermittelte Rekuperationsleistung beaufschlagt wird. Die Regelung basiert auf einer Regelabweichung, die sich aus einer vorgegebenen maximal zulässigen Abgastemperatur, die einer Temperaturbegrenzung für Komponenten des Abgassystems 5 entspricht, und einer tatsächlichen Abgastemperatur, die gemessen oder modelliert sein kann, ergibt. Die Regelung kann als eine P-, eine PI-, eine PID- oder eine PD-Regelung konzipiert sein. Auf diese Weise kann die maximale Abgastemperatur weiter angepasst werden.
  • In Schritt S5 wird die abgerufene rekuperierte Leistung im elektrischen Unterstützungsantrieb daher auf die maximal zulässige Rekuperationsleistung begrenzt.
  • In 3 ist schematisch ein Kennfeld über Betriebspunkte des Verbrennungsmotors 2 dargestellt. Das Kennfeld zeigt abhängig von dem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 2 die Betriebsbereiche, in denen keine Rekuperation (Betriebsbereich A), eine maximale Rekuperation (Betriebsbereich B), eine unterdrückte Rekuperation (Betriebsbereich C) und eine begrenzte Rekuperation (Betriebsbereich D) aus der Umsetzung von Abgasenthalpie vorliegt.
  • In dem Betriebsbereich A wird keine Rekuperation ausgeführt, da das Rekuperationspotenzial aufgrund der niedrigen Abgasenthalpie und aufgrund des geringen Abgasmassenstroms nur unzureichend möglich ist. Ein Betrieb des Motorsystems 1 in dem Betriebsbereich B, der durch Betriebspunkte höherer Last gekennzeichnet ist, ermöglicht die maximale Rekuperation der zur Verfügung stehenden Abgasenthalpie, während bei einem Betrieb in dem Betriebsbereich C die Rekuperation unterrückt wird, da der Verbrennungsmotor 2 im Anfettungsbetrieb betrieben wird, d. h. die Verbrennung findet unter Kraftstoffüberschuss statt, um die Abgastemperatur zum Komponentenschutz auf die vorgegebene maximal zulässige Abgastemperatur zu begrenzen.
  • In einem Betriebsbereich D bei Lastpunkten zwischen dem Betriebsbereich B und dem Betriebsbereich C ist gemäß dem obigen Verfahren ein Übergang vorgesehen, in dem die überschüssige Abgasenthalpie nicht vollständig in rekuperierbare Leistung umgesetzt wird, sondern nur ein Teil davon. Dies ermöglicht zum einen, dass die Abgastemperatur den zulässigen Temperaturgrenzwert für die Komponenten im Abgassystem, insbesondere der Abgasturbine 61, nicht überschreitet (dann würde Anfetten nötig werden), und zum anderen eine Nutzung von zur Verfügung stehender Abgasenthalpie zur Rekuperation elektrischer Leistung.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016222928 A1 [0004]

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (2) mit einer abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung (6) mit elektrischem Unterstützungsantrieb (65), mit folgenden Schritten: - Bereitstellen (S1) einer Betriebspunktsangabe, die einen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors (2) angibt; - Ermitteln (S2) einer maximal zulässigen Rekuperationsleistung in einem Rekuperationsbetrieb des elektrischen Unterstützungsantriebs (65) abhängig von der Betriebspunktangabe; - Begrenzen (S5) der Rekuperationsleistung auf die maximal zulässige Rekuperationsleistung in dem Rekuperationsbetrieb.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Betriebspunktangabe durch eine Drehzahl und/oder ein Lastmoment des Verbrennungsmotors (2) vorgegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die maximal zulässige Rekuperationsleistung durch eine vorgegebene Begrenzungsfunktion abhängig von der Betriebspunktangabe bestimmt wird, wobei die Begrenzungsfunktion so vorgegeben wird, dass bei einem Rekuperationsbetrieb mit der maximal zulässigen Rekuperationsleistung keine weitere Erhöhung einer Abgastemperatur des Verbrennungsabgases oder keine Erhöhung der Abgastemperatur des Verbrennungsabgases über das für eine Komponente des Abgassystems (5) vorgegebene Temperaturgrenze hinaus aufgrund des Rekuperationsbetriebs erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die maximal zulässige Rekuperationsleistung durch eine Korrekturgröße beaufschlagt wird, die sich anhand eines weiteren Kennfelds aus mindestens einer der nachfolgenden Größen ergibt: der Zündzeitpunkt, die Umgebungstemperatur und die Öl- oder Kühlwassertemperatur.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die maximal zulässige Rekuperationsleistung basierend auf einer Regelung der Abgastemperatur korrigiert wird, wobei eine Rekuperationsleistungskorrektur als Stellgröße ermittelt wird, wobei die Regelung auf einer Regelabweichung basiert, die sich aus einer vorgegebenen maximal zulässigen Abgastemperatur, die einer Temperaturbegrenzung für Komponenten des Abgassystems (5) des Verbrennungsmotors (2) entspricht, und einer tatsächlichen Abgastemperatur ergibt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Rekuperationsbetrieb der Aufladeeinrichtung (6) eingenommen wird, wenn eine größere Menge von Abgasenthalpie zur Verfügung steht als für die Verdichtung in einem Verdichter der Aufladeeinrichtung (6) benötigt wird.
  7. Vorrichtung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (2) mit einer abgasgetriebenen Aufladeeinrichtung (6) mit elektrischem Unterstützungsantrieb (65), wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um: - eine Betriebspunktsangabe bereitzustellen, die einen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors (2) angibt; - eine maximal zulässige Rekuperationsleistung in einem Rekuperationsbetrieb des elektrischen Unterstützungsantriebs (65) abhängig von der Betriebspunktangabe zu ermitteln; - die Rekuperationsleistung auf die maximal zulässige Rekuperationsleistung in dem Rekuperationsbetrieb zu begrenzen.
  8. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, das dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Recheneinheit ausgeführt wird.
  9. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 8.
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