DE102020201434A1 - Internal combustion engine with increased gas throughput in overrun mode - Google Patents

Internal combustion engine with increased gas throughput in overrun mode Download PDF

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Abstract

Eine Brennkraftmaschine 1 umfasst- einen 4-Takt-Verbrennungsmotor 3, der mindestens einen Brennraum 6 aufweist, in dem im Betrieb des Verbrennungsmotors 1 ein Hubkolben 5 zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) zyklisch bewegt wird und dem mindestens ein Einlassventi 20 und ein Auslassventil 21 zugeordnet sind,- einen Frischgasstrang 7, in den ein Frischgasverdichter 9 eines Abgasturboladers sowie, stromab des Frischgasverdichters 9, eine Drosselklappe 11 integriert sind, und- einen Abgasstrang 13, in den eine Abgasturbine 12 des Abgasturboladers sowie, stromab der Abgasturbine 12, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 14 integriert sind, wobei die Abgasnachbehandlungseinrichtung 14 bedarfsweise mittels eines Abgasnachbehandlungsbypasses 17 umgehbar ist, der zwischen der Abgasturbine 12 und der Abgasnachbehandlungseinrichtung 14 aus dem Abgasstrang 13 abgeht, und wobei während eines unbefeuerten Schubbetriebs- die Drosselklappe 11 in eine teilweise oder vollständig geöffnete Stellung gestellt ist und- eine Durchströmung des Abgasnachbehandlungsbypasses 17 freigegeben ist und- das Einlassventil 20 in jedem zwischen dem OT und dem darauffolgenden UT liegenden Kolbenhubbereich geöffnet ist und- das Auslassventil 21 in jedem zwischen dem UT und dem darauffolgenden OT liegenden Kolbenhubbereich geöffnet ist.Dadurch kann im Schubbetrieb ein möglichst großer Gasmassenstrom die Abgasturbine 12 durchströmen.An internal combustion engine 1 comprises a 4-stroke internal combustion engine 3, which has at least one combustion chamber 6, in which a reciprocating piston 5 is cyclically moved between a top dead center (OT) and a bottom dead center (BDC) during operation of the internal combustion engine 1 and at least an inlet valve 20 and an outlet valve 21 are assigned, - a fresh gas line 7, in which a fresh gas compressor 9 of an exhaust gas turbocharger and, downstream of the fresh gas compressor 9, a throttle valve 11 are integrated, and - an exhaust gas line 13, in which an exhaust gas turbine 12 of the exhaust gas turbocharger and, downstream of the exhaust gas turbine 12, an exhaust gas aftertreatment device 14 is integrated, wherein the exhaust gas aftertreatment device 14 can be bypassed if necessary by means of an exhaust gas aftertreatment bypass 17, which goes off between the exhaust gas turbine 12 and the exhaust gas aftertreatment device 14 from the exhaust system 13, and wherein the throttle valve 11 is in a partially or fully constantly open position and- a flow through the exhaust gas aftertreatment bypass 17 is released and- the inlet valve 20 is open in each piston stroke area between TDC and the following BDC and- the outlet valve 21 is open in each piston stroke area between BDC and the following TDC As a result, the largest possible gas mass flow can flow through the exhaust gas turbine 12 in overrun mode.

Description

Die Erfindung betrifft eine mittels eines Abgasturboladers aufgeladene Brennkraftmaschine.The invention relates to an internal combustion engine charged by means of an exhaust gas turbocharger.

Brennkraftmaschinen, die zum Antrieb von Kraftfahrzeugen dienen, werden vielfach zur Leistungssteigerung aufgeladen. Dazu wird das den Brennräumen eines Verbrennungsmotors der Brennkraftmaschine zugeführte Frischgas mittels eines Frischgasverdichters verdichtet. Dadurch kann die Menge des in die Brennräume eingebringbaren Frischgases und damit auch die Menge des dort im Rahmen eines Betriebszyklus verbrennbaren Kraftstoffs gesteigert werden.Internal combustion engines, which are used to drive motor vehicles, are often charged to increase performance. For this purpose, the fresh gas supplied to the combustion chambers of an internal combustion engine of the internal combustion engine is compressed by means of a fresh gas compressor. As a result, the amount of fresh gas that can be introduced into the combustion chambers and thus also the amount of fuel that can be burned there within the scope of an operating cycle can be increased.

Weit verbreitet ist die Aufladung von Brennkraftmaschinen mittels Abgasturboladern, die neben einem Frischgasverdichter noch eine in einen Abgasstrang der Brennkraftmaschine integrierte Abgasturbine aufweisen. Die Abgasturbine wird mittels des diese durchströmenden Abgases angetrieben, wobei eine Rotation eine Laufrads der Turbine mittels einer Welle auf ein Laufrad des Verdichters übertragen wird.The charging of internal combustion engines by means of exhaust gas turbochargers, which, in addition to a fresh gas compressor, also has an exhaust gas turbine integrated into an exhaust line of the internal combustion engine, is widespread. The exhaust gas turbine is driven by means of the exhaust gas flowing through it, a rotation of an impeller of the turbine being transmitted to an impeller of the compressor by means of a shaft.

Ein wesentlicher Vorteil von Abgasturboladern liegt darin, dass die für die Verdichtung des Frischgases benötigte Energie aus dem Abgas gewonnen und somit hierfür - im Gegensatz zu ebenfalls verbreitet eingesetzten mechanischen Ladern - keine Nutzleistung des Verbrennungsmotor abgezweigt wird.A major advantage of exhaust gas turbochargers is that the energy required for compressing the fresh gas is obtained from the exhaust gas and therefore - in contrast to mechanical turbochargers that are also widely used - no useful power from the internal combustion engine is diverted.

Ein prinzipieller Nachteil von Abgasturboladern liegt jedoch darin, dass die Verdichtungsleistung direkt von dem Abgasmengenstrom abhängig ist. Bei einem nur relativ kleinen Abgasmengenstrom wird somit auch nur eine relativ geringe Verdichtungsleistung erzielt. Dies kann sich im Betrieb der Brennkraftmaschine in einem verzögerten Ansprechverhalten des Verbrennungsmotors bemerkbar machen, wenn nach einem Betrieb mit geringer oder ohne Last und geringen Drehzahlen des Verbrennungsmotors, insbesondere aus dem Leerlauf oder aus dem Schubbetrieb heraus, die Lastanforderung erhöht wird. Diese erhöhte Lastanforderung muss zunächst in einen entsprechend erhöhten Abgasmassenstrom umgesetzt werden, der dann erst zu einer erhöhten Verdichtungsleistung führt. Dieses verzögerte Ansprechen wird vielfach als „Turboloch“ oder auch mit dem englischen Begriff „Lag“ bezeichnet.A fundamental disadvantage of exhaust gas turbochargers, however, is that the compression output is directly dependent on the exhaust gas flow. With only a relatively small flow of exhaust gas, only a relatively low compression output is achieved. This can be noticeable in the operation of the internal combustion engine in a delayed response behavior of the internal combustion engine if the load requirement is increased after operation with little or no load and low speeds of the internal combustion engine, in particular from idling or overrun. This increased load requirement must first be converted into a correspondingly increased exhaust gas mass flow, which only then leads to an increased compression performance. This delayed response is often referred to as "turbo lag" or also with the English term "lag".

Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, das Turboloch zu verringern. Beispielsweise kann die Abgasturbine des Abgasturboladers mit einer variablen Einlassgeometrie ausgebildet werden (sogenannter VTG-Abgasturbolader). Dabei weist die Abgasturbine verstellbare Leitschaufeln am Turbineneintritt auf, durch die der Strömungsquerschnitt veränderbar ist. Bei einem vergleichsweise geringen Abgasmengenstrom kann durch die Leitschaufeln der Strömungsquerschnitt verkleinert werden, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit des in die Turbine strömenden Abgases erhöht wird.There are a variety of ways to reduce turbo lag. For example, the exhaust gas turbine of the exhaust gas turbocharger can be designed with a variable inlet geometry (so-called VTG exhaust gas turbocharger). The exhaust gas turbine has adjustable guide vanes at the turbine inlet, by means of which the flow cross section can be changed. In the case of a comparatively low flow of exhaust gas, the flow cross-section can be reduced by the guide vanes, as a result of which the flow velocity of the exhaust gas flowing into the turbine is increased.

Bekannt ist zudem, in Verzögerungsphasen eines Kraftfahrzeugs und damit während eines unbefeuerten Schubbetriebs des Verbrennungsmotors ein Absinken der Antriebsdrehzahl des Abgasturboladers zu verlangsamen, indem eine in den Frischgasstrang integrierte Drosselklappe möglichst weitgehend geöffnet wird, so dass eine möglichst geringe Drosselung des während des Schubbetriebs von dem Frischgasstrang über den Verbrennungsmotor in den Abgasstrang geführten Gasstroms, der in dem Abgasstrang dann die Abgasturbine antreibt, zu erreichen. Ein sich daraus ergebender Nachteil liegt darin, dass es zu einer Einlagerung von Sauerstoff in einem Abgaskatalysator, der in den Abgasstrang integriert ist, durch das diesen durchströmende Gas, bei dem es sich im Wesentlichen um über den Frischgasstrang angesaugte Luft handelt, kommt. Um möglichst geringe Schadstoffemissionen in einer sich an einen solchen Schubbetrieb anschließenden ersten Phase eines Lastbetriebs des Verbrennungsmotors zu erreichen, können solche Sauerstoffeinlagerungen in dem Abgaskatalysator einen zeitweisen Betrieb des Verbrennungsmotors mit einem relativ fetten Kraftstoff-Sauerstoff-Verhältnis bedingen. Dies führt einerseits zu einem verringerten Wirkungsgrad während eines solchen Betriebs des Verbrennungsmotors und kann zudem eine frühzeitige Alterung des Katalysators bewirken.It is also known to slow down a drop in the drive speed of the exhaust gas turbocharger in deceleration phases of a motor vehicle and thus during unfired overrun mode of the internal combustion engine by opening a throttle valve integrated in the fresh gas line as much as possible, so that the lowest possible throttling of the fresh gas line during overrun Via the internal combustion engine into the exhaust gas flow, which then drives the exhaust gas turbine in the exhaust gas flow. A resulting disadvantage is that there is an accumulation of oxygen in an exhaust gas catalytic converter which is integrated into the exhaust gas line, as a result of the gas flowing through it, which is essentially air drawn in via the fresh gas line. In order to achieve the lowest possible pollutant emissions in a first phase of a load operation of the internal combustion engine following such an overrun operation, such oxygen deposits in the catalytic converter can cause the internal combustion engine to operate temporarily with a relatively rich fuel-oxygen ratio. On the one hand, this leads to a reduced degree of efficiency during such operation of the internal combustion engine and can also cause the catalytic converter to age prematurely.

Die DE 10 2013 106 391 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung eines einen Abgasturbolader aufweisenden Luftansaugsystems für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, bei dem ein Vorliegen eines Schubbetriebs des Verbrennungsmotors detektiert wird, im Falle eines vorliegenden Schubbetriebs eine Drosselklappe zur Begrenzung eines zum Verbrennungsmotor geleiteten Frischluftstroms auf eine Schub-Öffnungsstellung zur Einstellung eines Schub-Frischluftstroms geöffnet wird, wobei der Schub-Frischluftstrom größer als ein Frischluftstrom in einem Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors ist, eine Abschätzung eines zeitlich aufaddierten, den Schub-Frischluftstrom betreffenden Parameters durchgeführt wird und in dem Fall, dass der aufaddierte Parameter einen vordefinierten Schwellwert erreicht, die Drosselklappe auf eine Öffnungsstellung geschlossen wird, in welcher ein geringerer Frischluftstrom als der Schub-Frischluftstrom eingestellt ist. Durch den erhöhten Schub-Frischluftstrom kann ein gutes Ansprechverhalten ermöglicht werden, wobei durch das zeitliche Aufaddieren des den Schub-Frischluftstrom betreffenden Parameters eine Beeinträchtigung von stromabwärts des Verbrennungsmotors vorgesehenen Bauteilen des Luftansaugsystems durch eine zu starke Abkühlung vermieden werden kann, so dass gleichzeitig eine gute Funktionsfähigkeit des Luftansaugsystems ermöglicht ist.the DE 10 2013 106 391 A1 discloses a method for controlling an air intake system having an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine of a motor vehicle, in which the presence of an overrun mode of the internal combustion engine is detected; -Frischluftstrom is opened, wherein the thrust fresh air flow is greater than a fresh air flow in an idle mode of the internal combustion engine, an estimation of a time-added parameter relating to the thrust fresh air flow is carried out and in the event that the added parameter reaches a predefined threshold value, the The throttle valve is closed to an open position in which a lower fresh air flow than the thrust fresh air flow is set. A good response behavior can be made possible by the increased thrust / fresh air flow, whereby the time-related addition of the parameter relating to the thrust / fresh air flow adversely affects the components of the engine provided downstream of the internal combustion engine Air intake system can be avoided by excessive cooling, so that at the same time good functionality of the air intake system is made possible.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Möglichkeit aufzuzeigen, während eines unbefeuerten Schubbetriebs eines Verbrennungsmotors einer Brennkraftmaschine ein möglichst geringes beziehungsweise langsames Absinken der Antriebsdrehzahl eines Abgasturboladers der Brennkraftmaschine zu erreichen, um ein möglichst vorteilhaftes Ansprechverhalten des Verbrennungsmotors in einem sich an den Schubbetrieb anschließenden Lastbetrieb zu realisieren.The invention was based on the object of showing an advantageous possibility of achieving the lowest or slowest possible drop in the drive speed of an exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine during unfired overrun operation of an internal combustion engine of an internal combustion engine, in order to achieve the most advantageous possible response behavior of the internal combustion engine in a load operation following the overrun operation to realize.

Diese Aufgabe wird mittels einer Brennkraftmaschine gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine ist Gegenstand des Patentanspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sowie bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.This object is achieved by means of an internal combustion engine according to claim 1. A method for operating such an internal combustion engine is the subject of patent claim 8. Advantageous embodiments of the internal combustion engine according to the invention and preferred embodiments of the method according to the invention are the subjects of the further patent claims and / or result from the following description of the invention.

Erfindungsgemäß ist eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die zumindest folgende Komponenten umfasst:

  • - einen 4-Takt-Verbrennungsmotor, der mindestens einen Brennraum aufweist, in dem im Betrieb des Verbrennungsmotors ein Hubkolben zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) zyklisch bewegt wird und dem mindestens ein Einlassventil und mindestens ein Auslassventil zugeordnet sind. Als „4-Takt-Verbrennungsmotor“ wird dabei ein Verbrennungsmotor verstanden, der in einem befeuerten Lastbetrieb mit vier Takten beziehungsweise Kolbenhubbewegungen je Betriebszyklus (Arbeitsspiel) betrieben wird, wobei lediglich einer dieser Takte ein Arbeitstakt ist. Der Verbrennungsmotor einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann insbesondere zumindest zeitweise fremdgezündet und quantitätsgeregelt und folglich in der Art eines Ottomotors betrieben werden beziehungsweise betreibbar sein.
  • - einen Frischgasstrang, in den ein Frischgasverdichter eines Abgasturboladers sowie, stromab (bezüglich einer Strömungsrichtung durch den Frischgasstrang in Richtung des Verbrennungsmotors) des Frischgasverdichters, eine Drosselklappe integriert sind. Als „Drosselklappe“ wird dabei eine beliebige, vorzugsweise jedoch in Form eines Klappenventils ausgebildete Drosseleinrichtung verstanden, mittels der ein Massenstrom von über den Frischgasstrang strömendem Frischgas gezielt und aktiv einstellbar ist.
  • - einen Abgasstrang, in den eine Abgasturbine des Abgasturboladers sowie, stromab (bezüglich einer Strömungsrichtung durch den Abgasstrang ausgehend von dem Verbrennungsmotor) der Abgasturbine, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung integriert sind. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung kann dabei eine oder mehrere Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, insbesondere mindestens einen Abgaskatalysator (vorzugsweise ein 3-Wege-Katalysator) und einen Partikelfilter, umfassen.
According to the invention, an internal combustion engine is provided which comprises at least the following components:
  • - A 4-stroke internal combustion engine which has at least one combustion chamber in which a reciprocating piston is cyclically moved between a top dead center (OT) and a bottom dead center (BDC) when the internal combustion engine is in operation and to which at least one inlet valve and at least one outlet valve are assigned . A “4-stroke internal combustion engine” is understood to mean an internal combustion engine that is operated in a fired load mode with four strokes or piston stroke movements per operating cycle (work cycle), with only one of these cycles being a working cycle. The internal combustion engine of an internal combustion engine according to the invention can in particular at least temporarily be externally ignited and quantity-controlled and consequently operated or be operable in the manner of an Otto engine.
  • - A fresh gas line, in which a fresh gas compressor of an exhaust gas turbocharger and, downstream (with respect to a flow direction through the fresh gas line in the direction of the internal combustion engine) of the fresh gas compressor, a throttle valve are integrated. A “throttle flap” is understood to mean any throttle device, preferably in the form of a flap valve, by means of which a mass flow of fresh gas flowing through the fresh gas line can be set in a targeted and active manner.
  • - An exhaust gas line, in which an exhaust gas turbine of the exhaust gas turbocharger and, downstream (with respect to a flow direction through the exhaust gas line starting from the internal combustion engine) of the exhaust gas turbine, an exhaust gas aftertreatment device are integrated. The exhaust gas aftertreatment device can include one or more exhaust gas aftertreatment devices, in particular at least one exhaust gas catalytic converter (preferably a 3-way catalytic converter) and a particle filter.

Die Abgasnachbehandlungseinrichtung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist bedarfsweise mittels eines Abgasnachbehandlungsbypasses umgehbar, der zwischen der Abgasturbine und der Abgasnachbehandlungseinrichtung aus dem Abgasstrang abgeht.The exhaust gas aftertreatment device of an internal combustion engine according to the invention can, if necessary, be bypassed by means of an exhaust gas aftertreatment bypass which emerges from the exhaust system between the exhaust gas turbine and the exhaust gas aftertreatment device.

Für eine solche erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist einerseits vorgesehen, dass während eines unbefeuerten Schubbetriebs die Drosselklappe in eine zumindest teilweise und vorzugsweise vollständig beziehungsweise weitestmöglich geöffnete Stellung gestellt ist. Ausgehend davon, dass dem unbefeuerten Schubbetrieb ein befeuerter Lastbetrieb des Verbrennungsmotors vorausgegangen ist, kann im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dementsprechend vorgesehen sein, dass bei einem Übergang von dem befeuerten Lastbetrieb zu dem unbefeuerten Schubbetrieb die Drosselklappe in eine zumindest teilweise und vorzugsweise vollständig geöffnete Stellung gestellt wird (sofern sich diese nicht bereits in einer entsprechenden Stellung befindet). Diese erfindungsgemäße Maßnahme dient dazu, eine möglichst geringe Drosselung des während des unbefeuerten Schubbetriebs von dem Frischgasstrang über den mindestens einen Brennraum des Verbrennungsmotors in den Abgasstrang überströmenden (Frisch-)Gases zu erreichen. Dies wirkt sich vorteilhaft hinsichtlich der angestrebten Verlangsamung des Abfalls der Antriebsdrehzahl des Abgasturboladers infolge eines Übergangs in den Schubbetrieb aus.For such an internal combustion engine according to the invention, it is provided, on the one hand, that the throttle valve is set in an at least partially and preferably completely or as far as possible open position during unfired overrun mode. Assuming that the unfired overrun operation was preceded by a fired load operation of the internal combustion engine, it can accordingly be provided in the context of a method according to the invention for operating an internal combustion engine according to the invention that the throttle valve is at least partially and preferably in a transition from the fired load operation to the unfired overrun operation fully open position is set (if this is not already in a corresponding position). This measure according to the invention serves to achieve the lowest possible throttling of the (fresh) gas flowing over into the exhaust system from the fresh gas line via the at least one combustion chamber of the internal combustion engine during unfired overrun mode. This has an advantageous effect with regard to the desired slowing down of the drop in the drive speed of the exhaust gas turbocharger as a result of a transition to overrun mode.

Weiterhin ist erfindungsgemäß eine Durchströmung des Abgasnachbehandlungsbypasses freigegeben und vorzugsweise eine Durchströmung der Abgasnachbehandlungseinrichtung vollständig unterbunden. Im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann folglich eine solche Durchströmung des Abgasnachbehandlungsbypasses bei einem Übergang von einem befeuerten Lastbetrieb zu dem unbefeuerten Schubbetrieb freigegeben und gegebenenfalls zusätzlich eine Durchströmung der Abgasnachbehandlungseinrichtung blockiert werden. Durch diese Maßnahme wird eine Einlagerung von Sauerstoff in der Abgasnachbehandlungseinrichtung aus dem Gas, das aus dem Frischgasstrang über den Verbrennungsmotor in den Abgasstrang übergeströmt ist, vermieden. Eine Umgehung der Abgasnachbehandlungseinrichtung ist dabei weitestgehend unproblematisch, weil es sich bei dem überströmenden Gas insbesondere um über den Frischgasstrang angesaugte Luft handelt, für die üblicherweise keine Schadstoffminderung mittels der Abgasnachbehandlungseinrichtung erforderlich ist.Furthermore, according to the invention, a flow through the exhaust gas aftertreatment bypass is enabled and preferably a flow through the exhaust gas aftertreatment device is completely prevented. As part of a method according to the invention, such a flow through the exhaust gas aftertreatment bypass can consequently be released during a transition from a fired load operation to the unfired overrun operation and, if necessary, a flow through the exhaust gas aftertreatment device can also be blocked. This measure enables storage of Oxygen in the exhaust gas aftertreatment device from the gas that has flowed over from the fresh gas line via the internal combustion engine into the exhaust line is avoided. Bypassing the exhaust gas aftertreatment device is largely unproblematic because the overflowing gas is, in particular, air drawn in via the fresh gas line, for which no pollutant reduction by means of the exhaust gas aftertreatment device is usually required.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass das Einlassventil in jedem zwischen einem OT und dem darauffolgenden UT liegenden Kolbenhubbereich (zumindest zeitweise) geöffnet ist und das Auslassventil in jedem zwischen einem UT und dem darauffolgenden OT liegenden Kolbenhubbereich (zumindest zeitweise) geöffnet ist. Die Einlass- und Auslassventile einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine können in dem unbefeuerten Schubbetrieb demnach derart geöffnet werden, wie dies für einen Zweitaktmotor üblich ist. Bei einem Übergang von einem befeuerten Lastbetrieb zu dem unbefeuerten Schubbetrieb kann demnach im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens von einer Betätigung der Einlass- und Auslassventile gemäß einem Viertaktbetrieb zu einer Betätigung gemäß einem Zweitaktbetrieb gewechselt werden. Folglich kann eine Betätigung des Einlassventils von einem Öffnen, das während des befeuerten Betriebs lediglich in dem zwischen dem LWOT (Oberer Totpunkt, der während eines Ladungswechsels in dem Brennraum erreicht wird) und dem darauffolgenden UT liegenden Kolbenhubbereich erfolgt, zu dem erfindungsgemäß für den unbefeuerten Schubbetrieb vorgesehenen Öffnen in jedem zwischen einem OT und dem darauffolgenden UT liegenden Kolbenhubbereich verstellt werden. Ebenso kann eine Betätigung des Auslassventils von einem Öffnen, das während des befeuerten Betriebs lediglich in dem zwischen dem LWOT und dem vorausgehenden UT liegenden Kolbenhubbereich erfolgt, zu dem erfindungsgemäß für den unbefeuerten Schubbetrieb vorgesehenen Öffnen in jedem zwischen dem UT und dem darauffolgenden OT liegenden Kolbenhubbereich verstellt werden. Dieses Vorgehen dient einerseits dazu, einen während des unbefeuerten Schubbetriebs möglichst großen Gasstrom über den Verbrennungsmotor zu führen, da eine Brennraumfüllung des Gases bereits bei jeder zweiten Kolbenhubbewegung durch den Verbrennungsmotor geschleust wird. Im Vergleich zu den Ventilöffnungen, wie sie für einen vergleichbaren befeuerten Viertakt-Lastbetrieb einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine oder aber auch für einen vergleichbaren unbefeuerten Schubbetrieb einer konventionellen Brennkraftmaschine vorgesehen wären, kann durch diese Maßnahme in etwa der doppelte Gasmassenstrom durch den Verbrennungsmotor geschleust werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß für einen unbefeuerten Schubbetrieb vorgesehenen Ventilbetätigungen liegt darin, dass ausgeprägte Kompressionsphasen und damit relativ hohe Brennraumspitzendrücke vermieden werden. Dadurch kann die Erzeugung von Entlüftungs- beziehungsweise Blowby-Gasströmungen, d.h. von Gasströmungen , die über den nicht perfekt abgedichteten Spalt, der zwischen dem Kolben und der Zylinderwand des Brennraums ausgebildet ist, in ein Innenvolumen und insbesondere in ein den Kolbentrieb (Pleuel und Kurbelwelle) aufnehmendes Innenvolumen des Verbrennungsmotors strömen, minimiert werden. Derartige Entlüftungsgasströmungen werden üblicherweise und so auch vorzugsweise bei einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine über eine Gehäuseentlüftungsleitung in den Frischgasstrang der Brennkraftmaschine zurückgeführt, um diese erneut dem mindestens einen Brennraum zuzuführen. Dadurch soll vermieden werden, dass in den Entlüftungsgasen enthaltene Bestandteile, insbesondere unverbrannte Kohlenwasserstoffe, in die Umgebungsluft gelangen oder diese bei einer Einleitung in den Abgasstrang die darin integrierten Komponenten, wie insbesondere eine/die Abgasturbine und eine/die Abgasnachbehandlungseinrichtung, negativ beeinflussen. Eine Minimierung solcher Entlüftungsgasströmungen ist bei einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine beziehungsweise bei einem entsprechenden Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine von besonderer Bedeutung, weil durch die ebenfalls vorgesehene Umgehung der Abgasnachbehandlungseinrichtung mittels des in dem unbefeuerten Schubbetrieb freigegebenen Abgasnachbehandlungsbypasses in Kombination mit der nicht erfolgenden Befeuerung des mindestens einen Brennraums Substanzen, insbesondere die Kohlenwasserstoffe, die in den Entlüftungsgasen enthalten sind, in die Umgebungsluft gelangen könnten.According to the invention it is further provided that the inlet valve is open (at least temporarily) in each piston stroke area between a TDC and the following BDC and the outlet valve is open (at least temporarily) in each piston stroke area between a BDC and the following TDC. The inlet and outlet valves of an internal combustion engine according to the invention can accordingly be opened in unfired overrun mode, as is customary for a two-stroke engine. In the case of a transition from fired load operation to unfired overrun operation, it is accordingly possible, within the scope of a method according to the invention, to switch from actuation of the inlet and outlet valves according to four-stroke operation to actuation according to two-stroke operation. As a result, the inlet valve can be actuated from an opening that occurs during fired operation only in the piston stroke range between the LWOT (top dead center, which is reached during a gas exchange in the combustion chamber) and the subsequent UT, to the piston stroke range according to the invention for unfired overrun operation intended opening can be adjusted in each piston stroke range between a TDC and the following BDC. An actuation of the exhaust valve can also be adjusted from an opening that occurs during fired operation only in the piston stroke range between the LWOT and the preceding BDC to the opening provided according to the invention for the unfired overrun operation in each piston stroke area between BDC and the following TDC become. This procedure serves on the one hand to guide the largest possible gas flow over the internal combustion engine during unfired overrun operation, since a combustion chamber filling of the gas is already passed through the internal combustion engine with every second piston stroke movement. Compared to the valve openings, as they would be provided for a comparable fired four-stroke load operation of an internal combustion engine according to the invention or for a comparable unfired overrun operation of a conventional internal combustion engine, this measure allows roughly double the gas mass flow to be passed through the internal combustion engine. Another advantage of the valve actuations provided according to the invention for unfired overrun operation is that pronounced compression phases and thus relatively high combustion chamber peak pressures are avoided. As a result, the generation of venting or blowby gas flows, that is to say of gas flows that flow through the imperfectly sealed gap that is formed between the piston and the cylinder wall of the combustion chamber, into an internal volume and, in particular, into the piston drive (connecting rod and crankshaft) Flow absorbing internal volume of the internal combustion engine, are minimized. Such vent gas flows are usually, and thus also preferably in an internal combustion engine according to the invention, returned to the fresh gas line of the internal combustion engine via a housing ventilation line in order to feed them back to the at least one combustion chamber. This is to prevent components contained in the ventilation gases, in particular unburned hydrocarbons, from getting into the ambient air or from adversely affecting the components integrated therein, in particular an exhaust gas turbine and an exhaust gas aftertreatment device, when introduced into the exhaust system. A minimization of such vent gas flows is of particular importance in an internal combustion engine according to the invention or in a corresponding method for operating such an internal combustion engine, because bypassing the exhaust gas aftertreatment device by means of the exhaust gas aftertreatment bypass released in the unfired overrun mode in combination with the failure to fire the at least one combustion chamber, is also provided Substances, especially the hydrocarbons contained in the venting gases, could get into the ambient air.

Vorteilhafterweise kann für ein Umschaltung zwischen den verschiedenen Ventilbetätigungsarten eine Schaltvorrichtung eines Ventiltriebs der Brennkraftmaschine genutzt werden, die mindestens zwei Schaltstellungen aufweist, die sich hinsichtlich der durch den Ventiltrieb bewirkten Ventilbetätigung unterscheiden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Ventiltrieb eine oder mehrere, zur direkten oder indirekten Betätigung des oder der entsprechenden Einlass- und/oder Auslassventile vorgesehene Nockenwellen umfasst und die Schaltvorrichtung jeweils einen hinsichtlich des Übersetzungsverhältnisses schaltbaren Schlepphebel aufweist, der eine Auslenkung durch einen Nocken der Nockenwelle(n) (in unterschiedlichem Ausmaß) auf ein zugeordnetes Einlass- oder Auslassventil überträgt. Ergänzend oder alternativ kann die Schaltvorrichtung auch unterschiedliche Nocken der Nockenwelle(n) umfassen, wobei jeweils unterschiedliche Nocken alternativ in Wirkverbindung mit den Einlass- und Auslassventilen bringbar sind. Auch kann ein vollvariabler Ventiltrieb mit je einer den Einlass- und/oder Auslassventilen zugeordneter Betätigungsvorrichtung zum Einsatz kommen.A switching device of a valve drive of the internal combustion engine which has at least two switching positions that differ with regard to the valve actuation effected by the valve drive can advantageously be used for switching between the different types of valve actuation. For example, it can be provided that the valve drive comprises one or more camshafts provided for direct or indirect actuation of the corresponding intake and / or exhaust valve and the switching device has a rocker arm that can be switched with regard to the transmission ratio and that is deflected by a cam of the camshaft (n) transmits (to varying degrees) to an associated inlet or outlet valve. In addition or as an alternative, the switching device can also comprise different cams of the camshaft (s), with different cams alternatively being able to be brought into operative connection with the inlet and outlet valves. Can also be a fully variable Valve drive each with an actuating device assigned to the inlet and / or outlet valves are used.

Im Ergebnis umfasst eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine beziehungsweise ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine Maßnahmen, die während des unbefeuerten Schubbetriebs den Massenstrom an Gas, der aus dem Frischgasstrang über den Verbrennungsmotor in den Abgasstrang überströmt und damit durch die Abgasturbine strömt, maximieren, wodurch ein Abfallen der Antriebsdrehzahl des Abgasturboladers vermieden oder zumindest möglichst verlangsamt wird. Gleichzeitig wird dadurch, dass die in den Abgasstrang überströmende Gasströmung über den Abgasnachbehandlungsbypass geführt und damit zumindest teilweise an der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorbeigeführt wird, eine Einlagerung von Sauerstoff in der Abgasnachbehandlungseinrichtung teilweise oder vollständig vermieden. Hinzu kommt, dass durch die erfindungsgemäßen Steuerzeiten für die Einlass- und Auslassventile des Verbrennungsmotors eine Erzeugung von Entlüftungsgasströmungen minimiert wird, so dass eine Umgehung der Abgasnachbehandlungseinrichtung während des unbefeuerten Schubbetriebs auch hinsichtlich der Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine unkritisch sein kann.As a result, an internal combustion engine according to the invention or a corresponding method for operating such an internal combustion engine comprises measures which, during unfired overrun operation, maximize the mass flow of gas that flows from the fresh gas line via the internal combustion engine into the exhaust line and thus flows through the exhaust gas turbine, thereby causing waste the drive speed of the exhaust gas turbocharger is avoided or at least slowed down as far as possible. At the same time, the fact that the gas flow overflowing into the exhaust system is guided via the exhaust gas aftertreatment bypass and thus at least partially bypassed the exhaust aftertreatment device partially or completely prevents oxygen from being stored in the exhaust gas aftertreatment device. In addition, the control times according to the invention for the intake and exhaust valves of the internal combustion engine minimize the generation of vent gas flows, so that bypassing the exhaust gas aftertreatment device during unfired overrun operation can also be uncritical with regard to the pollutant emissions of the internal combustion engine.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann vorgesehen sein, dass während des unbefeuerten Schubbetriebs

  • - das Einlassventil bei einem Kurbelwellenwinkel, der zwischen OT-10°KW und OT+10°KW, insbesondere im OT, liegt öffnet und/oder bei einem Kurbelwellenwinkel, der zwischen UT-30°KW und UT, insbesondere bei UT-10°KW, liegt schließt und/oder
  • - das Auslassventil bei einem Kurbelwellenwinkel, der zwischen UT-15°KW und UT +5°KW , insbesondere bei UT-5°KW, liegt, öffnet und/oder bei einem Kurbelwellenwinkel, der zwischen OT und OT+20°KW, insbesondere bei OT+10°KW, liegt schließt.
According to a preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention, it can be provided that during unfired overrun operation
  • - The inlet valve opens at a crankshaft angle that is between TDC-10 ° CA and TDC + 10 ° CA, in particular at TDC, and / or at a crankshaft angle that is between BDC-30 ° CA and UT, in particular at BDC-10 ° KW, lies closes and / or
  • - The exhaust valve opens at a crankshaft angle that is between UT-15 ° CA and UT + 5 ° CA, in particular at UT-5 ° CA, and / or at a crankshaft angle that is between TDC and TDC + 20 ° CA, in particular at OT + 10 ° CA, it closes.

Diese Steuerzeiten haben sich als vorteilhaft hinsichtlich der angestrebten Ziele, d.h. einer Maximierung des durch den Verbrennungsmotor geschleusten Gasmassenstroms sowie einer Minimierung der Entlüftungsgasströmungen, gezeigt. Die Angaben dieser Steuerzeiten beziehen sich dabei auf eine Hubschwelle von 1 mm, ab der von einer wirksamen Öffnung der Einlass- und Auslassventile ausgegangen werden kann.These control times have proven to be advantageous with regard to the desired goals, i.e. a maximization of the gas mass flow passed through the internal combustion engine and a minimization of the vent gas flows. The details of these control times relate to a stroke threshold of 1 mm, from which it can be assumed that the inlet and outlet valves will open effectively.

Die während des unbefeuerten Schubbetriebs des Verbrennungsmotors vorgesehene Betätigung des Einlassventils und des Auslassventils kann sich nicht nur dahingehend von derjenigen während eines befeuerten Lastbetriebs unterscheiden, dass eine Betätigung gemäß einem Zweitaktbetrieb anstelle von gemäß einem Viertaktbetrieb vorgesehen ist. Vielmehr kann auch eine Veränderung beziehungsweise Verschiebung der jeweiligen Steuerzeiten vorgesehen sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei einem Übergang von einem befeuerten Lastbetrieb des Verbrennungsmotors zu dem unbefeuerten Schubbetrieb die Öffnungs- und/oder Schließzeit des Einlassventils in dem nach dem LWOT liegenden Kolbenhubbereich und/oder des Auslassventils in dem vor dem LWOT liegenden Kolbenhubbereich nach spät, insbesondere um einen Wert zwischen 10°KW und 30°KW nach spät verstellt wird. Auch dies kann einer Maximierung des durch den Verbrennungsmotor geschleusten Gasmassenstroms dienen.The actuation of the intake valve and the exhaust valve provided during unfired overrun operation of the internal combustion engine can not only differ from that during a fired load operation in that an actuation is provided in accordance with a two-stroke operation instead of in accordance with a four-stroke operation. Rather, a change or shift in the respective control times can also be provided. In particular, it can be provided that during a transition from a fired load operation of the internal combustion engine to the unfired overrun operation, the opening and / or closing time of the inlet valve in the piston stroke area after the LWOT and / or of the exhaust valve in the piston stroke area before the LWOT is late, in particular is adjusted late by a value between 10 ° CA and 30 ° CA. This can also serve to maximize the gas mass flow passed through the internal combustion engine.

Gemäß einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann vorgesehen sein, dass die Abgasturbine eine VTG-Stellvorrichtung, d.h. eine Stellvorrichtung zur Veränderung einer variablen Einlassgeometrie der Abgasturbine, umfasst, wobei während des unbefeuerten Schubbetriebs die VTG-Stellvorrichtung in eine zumindest teilweise und vorzugsweise weitestmöglich geschlossene Stellung gestellt ist, so dass ein Laufrad der Abgasturbine über einen entsprechend kleinen Strömungsquerschnitt und damit mit einer relativ großen Strömungsgeschwindigkeit des Gases angeströmt wird. Im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann demnach vorgesehen sein, dass bei einem Übergang von einem befeuerten Lastbetrieb des Verbrennungsmotors zu dem unbefeuerten Schubbetrieb die VTG-Stellvorrichtung in eine zumindest teilweise und vorzugsweise vollständig geschlossene Stellung gestellt wird (sofern sich diese nicht bereits in einer entsprechenden Stellung befindet). Die variable Einlassgeometrie der Abgasturbine wird folglich während des unbefeuerten Schubbetriebs erfindungsgemäß in eine Stellung gestellt, in der diese hinsichtlich der Erzeugung einer möglichst großen Antriebsleistung für den Frischgasverdichter bei einer relativ kleinen, die Abgasturbine durchströmenden Gasströmung ausgelegt ist.According to a further preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention, it can be provided that the exhaust gas turbine comprises a VTG adjusting device, ie an adjusting device for changing a variable inlet geometry of the exhaust gas turbine, with the VTG adjusting device being at least partially and preferably as closed as possible during unfired overrun mode Position is set so that an impeller of the exhaust gas turbine is flowed against over a correspondingly small flow cross-section and thus with a relatively high flow rate of the gas. In the context of a method according to the invention, it can accordingly be provided that at a transition from a fired load operation of the internal combustion engine to the unfired overrun operation, the VTG adjusting device is placed in an at least partially and preferably fully closed position (if this is not already in a corresponding position). The variable inlet geometry of the exhaust gas turbine is consequently set during unfired overrun operation according to the invention in a position in which it is designed to generate the greatest possible drive power for the fresh gas compressor with a relatively small gas flow flowing through the exhaust gas turbine.

Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Abgasturbine bedarfsweise mittels eines Wastegates, d.h. mittels eines ein Bypassventil umfassenden Turbinenbypasses, umgehbar ist, wobei während des unbefeuerten Schubbetriebs das Wastegate zumindest teilweise und vorzugsweise vollständig geschlossen ist, so dass folglich nur ein geringer Anteil einer Gasströmung oder vorzugsweise möglichst keine Gasströmung an der Abgasturbine beziehungsweise dem Laufrad davon wobei geleitet wird. Im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann demnach vorgesehen sein, dass bei einem Übergang von einem befeuerten Lastbetrieb des Verbrennungsmotors zu dem unbefeuerten Schubbetrieb das Wastegate zumindest teilweise und vorzugsweise vollständig geschlossen wird (sofern sich dieses nicht bereits in einer entsprechenden Stellung befindet). Auch diese Maßnahme dient dazu, einen möglichst großen Anteil der Enthalpie des den Abgasstrang durchströmenden Gases zu Erzeugung einer Antriebsleistung durch die Abgasturbine zu nutzen.Furthermore, it can preferably be provided that the exhaust gas turbine can, if necessary, be bypassed by means of a wastegate, ie by means of a turbine bypass comprising a bypass valve, the wastegate being at least partially and preferably completely closed during unfired overrun operation, so that consequently only a small proportion of a gas flow or preferably as little gas flow as possible at the exhaust gas turbine or the impeller thereof, which is conducted. In the context of a method according to the invention, provision can accordingly be made for the wastegate to be at least partially and preferably completely closed when there is a transition from a fired load operation of the internal combustion engine to unfired overrun operation (if it is not already in a corresponding position). This measure also serves to use as large a proportion as possible of the enthalpy of the gas flowing through the exhaust line to generate a drive power through the exhaust gas turbine.

Gemäß einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann vorgesehen sein, dass während des unbefeuerten Schubbetriebs ein Gehäuseinnenvolumen des Verbrennungsmotors über eine Gehäuseentlüftungsleitung mit einem Kraftstoffdampffilter eines Kraftstofftanksystems der Brennkraftmaschine in fluidleitender Verbindung steht. Dies dient dazu, während des unbefeuerten Schubbetriebs möglicherweise noch auftretende Entlüftungsgasströmungen über den Kraftstoffdampffilter zu führen, um darin enthaltene Substanzen, insbesondere unverbrannte Kohlenwasserstoffe, aus den Entlüftungsgasströmungen herauszufiltern. Die so gefilterten Entlüftungsgasströmungen können dann über eine Spülgasleitung des Kraftstofftanksystems in den Frischgasstrang der Brennkraftmaschine zurückgeführt werden. Eine Emission von aus Entlüftungsgasströmungen stammenden Kohlenwasserstoffen während des unbefeuerten Schubbetriebs infolge eines Überströmens von Frischgas mit (einer geringen Menge) von darin enthaltenem Entlüftungsgas aus dem Frischgasstrang über den Verbrennungsmotor in den Abgasstrang und über diesen unter Verwendung des Abgasnachbehandlungsbypasses in die Umgebung kann auf diese Weise sicher und quasi vollständig vermieden werden. Während eines befeuerten Lastbetriebs kann dagegen vorzugsweise kein Führen von Blowby- Gasströmungen über den Kraftstoffdampffilter vorgesehen sein, weil darin enthaltene Kohlenwasserstoffe infolge einer Verbrennung in den Brennräumen sowie einer nicht vorgesehenen Umgehung der Abgasnachbehandlungseinrichtung problemlos in das Frischgas eingeleitet werden können. Ein Herausfiltern solcher Kohlenwasserstoffe mittels des Kraftstoffdampffilters, was dessen früher anfallende Regenerierung erforderlich machen könnte, kann demnach während eines befeuerten Lastbetriebs des Verbrennungsmotors nicht vorgesehen sein. Im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann demnach vorgesehen sein, dass bei einem Übergang von einem befeuerten Lastbetrieb des Verbrennungsmotors zu dem unbefeuerten Schubbetrieb ein direktes Einleiten von Entlüftungsgas über die Gehäuse-Entlüftungsleitung in den Frischgasstrang verringert oder beendet wird und stattdessen Entlüftungsgas zu dem Kraftstoffdampffilter geführt wird.According to a further preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention, it can be provided that an internal housing volume of the internal combustion engine is in fluid communication with a fuel vapor filter of a fuel tank system of the internal combustion engine via a housing ventilation line during unfired overrun mode. This serves to guide vent gas flows that may still occur during unfired overrun operation over the fuel vapor filter in order to filter out substances contained therein, in particular unburned hydrocarbons, from the vent gas flows. The vent gas flows filtered in this way can then be returned to the fresh gas line of the internal combustion engine via a purge gas line of the fuel tank system. An emission of hydrocarbons originating from venting gas flows during unfired overrun operation as a result of an overflow of fresh gas with (a small amount) of venting gas contained therein from the fresh gas line via the internal combustion engine into the exhaust line and via this using the exhaust gas aftertreatment bypass into the environment can be safe in this way and almost completely avoided. During a fired load operation, on the other hand, blow-by gas flows can preferably not be passed through the fuel vapor filter because hydrocarbons contained therein can be introduced into the fresh gas without any problems due to combustion in the combustion chambers and an unintended bypassing of the exhaust gas aftertreatment device. A filtering out of such hydrocarbons by means of the fuel vapor filter, which could necessitate its earlier regeneration, can therefore not be provided during a fired load operation of the internal combustion engine. In the context of a method according to the invention, it can therefore be provided that when there is a transition from a fired load operation of the internal combustion engine to unfired overrun operation, a direct introduction of vent gas into the fresh gas line via the housing vent line is reduced or terminated and vent gas is instead fed to the fuel vapor filter.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt, teilweise in vereinfachter Darstellung:

  • 1: eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausgestaltungsform;
  • 2: eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausgestaltungsform;
  • 3: die Ventilerhebungskurven beziehungsweise die Verläufe der Ventilbewegungen h der Einlassventile (dicke Linienführung) und der Auslassventile (dünne Linienführung) einerseits während eines befeuerten Lastbetriebs (durchgehende Linienführung) und andererseits während eines unbefeuerten Schubbetriebs (gestrichelte Linienführung) einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß beispielsweise den 1 und 2.
The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings. The drawings show, partly in a simplified representation:
  • 1 : an internal combustion engine according to the invention according to a first embodiment;
  • 2 : an internal combustion engine according to the invention according to a second embodiment;
  • 3 : the valve lift curves or the progression of the valve movements h of the inlet valves (thick lines) and the exhaust valves (thin lines) on the one hand during a fired load operation (continuous lines) and on the other hand during unfired overrun operation (dashed lines) of an internal combustion engine according to the invention according to, for example 1 and 2 .

Die 1 und 2 zeigen jeweils in vereinfachter Darstellung eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 für ein Kraftfahrzeug 2. Diese umfasst einen Viertakt-Verbrennungsmotor 3, der in Form eines Hubkolbenmotors mit vier in Reihe angeordneten Zylindern 4 ausgebildet ist. Die Zylinder 4 begrenzen mit darin geführten Hubkolben 5 und einem Zylinderkopf (nicht gezeigt) jeweils einen Brennraum 6. Den Brennräumen 6 wird im Betrieb des Verbrennungsmotors 3 und damit der Brennkraftmaschine 1 Frischgas über einen Frischgasstrang 7 zugeführt. Bei dem Frischgas handelt es sich primär um Luft, die aus der Umgebung angesaugt und in einem Luftfilter 8 gereinigt wird und die anschließend über einen Frischgasverdichter 9, einen Ladeluftkühler 10 und eine Drosselklappe 11 geführt wird. Der Frischgasverdichter 9 ist Teil eines Abgasturboladers, der weiterhin eine Abgasturbine 12 umfasst, die in einen Abgasstrang 13 der Brennkraftmaschine integriert ist. In den Abgasstrang 13 ist weiterhin eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 14 integriert, die einen 3-Wege-Abgaskatalysator 15 sowie, stromab davon, einen Partikelfilter 16 umfasst. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 14 ist bedarfsweise mittels eines Abgasnachbehandlungsbypasses 17 umgehbar, der zwischen der Abgasturbine 12 einerseits und der Abgasnachbehandlungseinrichtung 14 beziehungsweise dem Abgaskatalysator 15 andererseits aus dem Abgasstrang 13 abgeht. In diesen Abgasnachbehandlungsbypass 17 ist ein Bypassventil 18, beispielsweise in der Form eines Klappenventils, integriert. Weiterhin ist in den mittels des Abgasnachbehandlungsbypasses 17 umgehbaren Abschnitt des Abgasstrangs 13 ein Abgasventil 19, beispielsweise in Form eines Klappenventils, integriert. Eine Gasströmung, die den Abgasstrang 13 stromauf der Abzweigung des Abgasnachbehandlungsbypasses 17 durchströmt, kann mittels des Bypassventils 18 und des Abgasventils 19 über entweder den Abgasnachbehandlungsbypasses 17 oder den von diesem umgangenen Abschnitt des Abgasstrangs 13 geführt werden. Für diese Funktion kann auch lediglich die Integration des Bypassventils 18 ausreichend sein, weil bei geöffnetem Bypassventil 18 die Gasströmung aufgrund des deutlich höheren Strömungswiderstands, der sich infolge einer Durchströmung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 14 einstellen würde, grundsätzlich im Wesentlichen über den Abgasnachbehandlungsbypass 17 strömen würde, ohne dass es dafür einer zusätzlichen Absperrung des umgangenen Abschnitts des Abgasstrangs 13 mittels des Abgasventils 19 bedürfte. Eine geringfügige Durchströmung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 14 könnte dabei jedoch gegebenenfalls nicht verhindert werden, so dass die zusätzliche Integration des Abgasventils 19 sinnvoll sein kann, um eine solche Durchströmung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 14 sicher zu verhindern.the 1 and 2 each show a simplified representation of an internal combustion engine according to the invention 1 for a motor vehicle 2 . This includes a four-stroke internal combustion engine 3 , in the form of a reciprocating piston engine with four cylinders arranged in series 4th is trained. The cylinders 4th limit with reciprocating pistons guided therein 5 and a cylinder head (not shown) each have a combustion chamber 6th . The combustion chambers 6th is in operation of the internal combustion engine 3 and thus the internal combustion engine 1 Fresh gas through a fresh gas line 7th fed. The fresh gas is primarily air that is sucked in from the environment and stored in an air filter 8th is cleaned and then via a fresh gas compressor 9 , an intercooler 10 and a throttle 11 to be led. The fresh gas compressor 9 is part of an exhaust gas turbocharger that continues to be an exhaust gas turbine 12th includes, which is in an exhaust system 13th the internal combustion engine is integrated. In the exhaust system 13th is also an exhaust aftertreatment device 14th integrated, which has a 3-way catalytic converter 15 and, downstream of it, a particle filter 16 includes. The exhaust aftertreatment device 14th is, if necessary, by means of an exhaust gas aftertreatment bypass 17th bypassable, the one between the exhaust turbine 12th on the one hand and the exhaust gas aftertreatment device 14th or the catalytic converter 15th on the other hand from the exhaust system 13th going off. In this exhaust aftertreatment bypass 17th is a bypass valve 18th , for example in the form of a flap valve, integrated. Furthermore, in the means of the exhaust gas aftertreatment bypass 17th bypassable section of the exhaust system 13th an exhaust valve 19th , for example in the form of a flap valve, integrated. A gas flow that the exhaust system 13th upstream of the branch of the exhaust gas aftertreatment bypass 17th flows through, can by means of the bypass valve 18th and the exhaust valve 19th about either the Exhaust aftertreatment bypasses 17th or the section of the exhaust system bypassed by this 13th be guided. Only the integration of the bypass valve can be used for this function 18th be sufficient because with the bypass valve open 18th the gas flow due to the significantly higher flow resistance that occurs as a result of the flow through the exhaust gas aftertreatment device 14th would set, basically essentially via the exhaust gas aftertreatment bypass 17th would flow without there being an additional shut-off of the bypassed section of the exhaust system 13th by means of the exhaust valve 19th need. A slight flow through the exhaust gas aftertreatment device 14th could, however, possibly not be prevented, so that the additional integration of the exhaust valve 19th can be useful to such a flow through the exhaust gas aftertreatment device 14th sure to prevent.

Jedem der Brennräume 6 sind zwei Einlassventile 20 und zwei Auslassventile 21 zugeordnet, die über eine Ventilbetätigungsvorrichtung 22, die beispielsweise jeweils eine Nockenwelle 23 für einerseits die Einlassventile 20 und andererseits die Auslassventile 21 umfassen kann, betätigt werden.Each of the combustion chambers 6th are two inlet valves 20th and two exhaust valves 21 assigned to that via a valve actuation device 22nd which, for example, each have a camshaft 23 for the inlet valves on the one hand 20th and on the other hand the exhaust valves 21 can include, operated.

Während eines befeuerten Lastbetriebs des Verbrennungsmotors 3, in dem dieser eine Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug bereitstellt, werden die Hubkolben 5 aufgrund der Verbrennungsprozesse in den einzelnen Brennräumen 6 jeweils oszillierend zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) bewegt, wobei die Hubkolben 5 abwechselnd einen Ladungswechselhubzyklus und einen Arbeitshubzyklus durchführen. Diese zyklischen Bewegungen der Hubkolben 5 werden dabei mittels Pleuel (nicht dargestellt) auf eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) übertragen, die dadurch rotierend angetrieben wird. Der Ladungswechselhubzyklus jedes Hubkolbens 5 umfasst eine Ausstoßhubbewegung des jeweiligen Hubkolbens 5 (entsprechend einem Ausstoßtakt in dem dazugehörigen Brennraum 6) sowie eine Ansaughubbewegung (entsprechend einem Einlasstakt in dem dazugehörigen Brennraum 6). Der Arbeitshubzyklus umfasst eine Verdichtungshubbewegung des jeweiligen Hubkolbens 5 (entsprechend einem Verdichtungstakt in dem dazugehörigen Brennraum 6) und eine Arbeitshubbewegung (entsprechend einem Arbeitstakt in dem dazugehörigen Brennraum 6). Die vier Hubbewegungen der Hubkolben 5 beziehungsweise die vier entsprechenden Takte der während eines befeuerten Lastbetriebs in den Brennräumen 6 ablaufenden Kreisprozesse entsprechen dabei einem Betriebszyklus, der in dem jeweiligen Brennraum 6 des Verbrennungsmotors 3 stattfindet.During a fired load operation of the internal combustion engine 3 , in which this provides a drive power for the motor vehicle, the reciprocating pistons 5 due to the combustion processes in the individual combustion chambers 6th each moves in an oscillating manner between a top dead center (TDC) and a bottom dead center (BDC), the reciprocating piston 5 alternately carry out a gas exchange stroke cycle and a working stroke cycle. These cyclical movements of the reciprocating pistons 5 are transmitted by means of connecting rods (not shown) to a crankshaft (not shown), which is thereby driven in rotation. The gas exchange stroke cycle of each reciprocating piston 5 comprises an ejection stroke movement of the respective reciprocating piston 5 (corresponding to an exhaust cycle in the associated combustion chamber 6th ) as well as an intake stroke movement (corresponding to an intake stroke in the associated combustion chamber 6th ). The working stroke cycle comprises a compression stroke movement of the respective reciprocating piston 5 (corresponding to a compression stroke in the associated combustion chamber 6th ) and a working stroke movement (corresponding to a working cycle in the associated combustion chamber 6th ). The four strokes of the reciprocating pistons 5 or the four corresponding cycles during a fired load operation in the combustion chambers 6th running cycle processes correspond to an operating cycle in the respective combustion chamber 6th of the internal combustion engine 3 takes place.

Die Einlassventile 20 und die Auslassventile 21 werden während des befeuerten Lastbetriebs mittels der Ventilbetätigungsvorrichtung 22 zu definierten Steuerzeiten geöffnet und geschlossen, wie dies in der 3 gezeigt ist. Mit LWOT ist dabei der obere Totpunkt der einzelnen Hubkolben 5 während des jeweiligen Ladungswechselhubzyklus gekennzeichnet. Mit ZOT ist dagegen der obere Totpunkt der einzelnen Hubkolben 5 während des jeweiligen Arbeitshubhubzyklus gekennzeichnet. Konkret werden die Auslassventile 21 jeweils bei einem Kurbelwellenwinkel α, der ca. 20° KW vor demjenigen unteren UT, der vor dem LWOT liegt, d.h. bei ca. LWOT-200°KW, geöffnet und bei einem Kurbelwellenwinkel α, der ca. 10°KW vor dem LWOT liegt, d.h. bei ca. LWOT-10°KW, geschlossen. Die Einlassventile 20 werden dagegen bei einem Kurbelwellenwinkel α, der ca. 25°KW vor dem LWOT liegt, d.h. bei ca. LWOT-25°KW, geöffnet und bei einem Kurbelwellenwinkel α, der ca. 35°KW vor demjenigen unteren UT, der nach dem LW-OT liegt, d.h. bei ca. LWOT+155°KW, geschlossen. Bei einem befeuerten Lastbetrieb des Verbrennungsmotors bleiben die Einlassventile 20 und die Auslassventile während der Verdichtungstakte und der Arbeitstakte folglich vollständig oder weitestgehend geschlossen.The inlet valves 20th and the exhaust valves 21 are operated during the fired load operation by means of the valve actuation device 22nd open and closed at defined control times, as shown in the 3 is shown. LWOT is the top dead center of the individual reciprocating pistons 5 marked during the respective gas exchange stroke cycle. With ZOT, on the other hand, is the top dead center of the individual reciprocating pistons 5 marked during the respective working stroke cycle. The exhaust valves become more specific 21 open at a crankshaft angle α that is approx. 20 ° CA before the lower UT that is before the LWOT, ie at approx. LWOT-200 ° CA, and at a crankshaft angle α that is approx. 10 ° CA before the LWOT , ie closed at approx. LWOT-10 ° CA. The inlet valves 20th on the other hand, are opened at a crankshaft angle α that is approx. 25 ° CA before the LWOT, ie at approx -OT is closed, ie at approx. LWOT + 155 ° CA. In the case of a fired load operation of the internal combustion engine, the inlet valves remain 20th and the outlet valves are consequently completely or largely closed during the compression strokes and the working strokes.

Während des befeuerten Lastbetriebs des Verbrennungsmotors 3 wird Abgas erzeugt, das bei der Verbrennung von Gemischmengen entstanden ist, die aus dem Frischgas sowie aus beispielsweise direkt über Kraftstoffinjektoren 24 in die Brennräume 6 eingespritztem Kraftstoff bestehen. Dieses Abgas wird über den Abgasstrang 13 der Brennkraftmaschine 1 abgeführt und durchströmt dabei zunächst die Abgasturbine 12. Dies führt zu einem rotierenden Antrieb eines Laufrads (nicht dargestellt) der Abgasturbine 12, das über eine Welle 25 mit einem Laufrad (nicht dargestellt) des Frischgasverdichters 9 verbunden ist. Die auf diese Weise bewirkte Rotation des Laufrads des Frischgasverdichters 9 führt zu einer Verdichtung des den Frischgasstrang 7 durchströmenden Frischgases, wodurch insbesondere eine Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors 3 realisiert werden kann. Stromab der Abgasturbine 12 durchströmt das Abgas dann noch vollumfänglich die Abgasnachbehandlungseinrichtung 14, um eine Schadstoffminderung des Abgases zu erreichen. Das Bypassventil 18 ist hierfür vollständig beziehungsweise weitestmöglich geschlossen, während das Abgasventil 19 zumindest teilweise geöffnet ist.During the fired load operation of the internal combustion engine 3 Exhaust gas is generated that is produced during the combustion of mixture quantities that are obtained from the fresh gas and, for example, directly from fuel injectors 24 into the combustion chambers 6th injected fuel. This exhaust gas is via the exhaust system 13th the internal combustion engine 1 discharged and initially flows through the exhaust gas turbine 12th . This leads to a rotating drive of an impeller (not shown) of the exhaust gas turbine 12th that about a wave 25th with an impeller (not shown) of the fresh gas compressor 9 connected is. The rotation of the impeller of the fresh gas compressor brought about in this way 9 leads to a compression of the fresh gas line 7th fresh gas flowing through, which in particular increases the performance of the internal combustion engine 3 can be realized. Downstream of the exhaust gas turbine 12th The exhaust gas then fully flows through the exhaust gas aftertreatment device 14th in order to achieve a reduction in pollutants in the exhaust gas. The bypass valve 18th is closed completely or as far as possible for this purpose, while the exhaust valve 19th is at least partially open.

Bei einem unbefeuerten Schubbetriebs des Verbrennungsmotors 3 werden die Hubkolben 5 bei deaktivierter Kraftstoffeinspritzung weiterhin zyklisch in den Zylindern 4 bewegt, indem die Kurbelwelle geschleppt rotierend angetrieben wird, wie dies bei einem Ausrollen des Kraftfahrzeugs mit eingekuppeltem Antriebsstrang der Fall ist. Um bei einem unbefeuerten Schubbetrieb des Verbrennungsmotors 3, der auf einen befeuerten Schubbetrieb folgt, ein Absinken der Antriebsdrehzahl des Abgasturboladers möglichst zu vermeiden oder zumindest zu verlangsamen, ist vorgesehen, dass der Massenstrom des Frischgases, der infolge dieses Schubbetriebs des Verbrennungsmotors 3 aus dem Frischgasstrang 7 über den Verbrennungsmotor 3 in den Abgasstrang 13 überströmt, möglichst groß gehalten wird. Dazu ist zum einen vorgesehen, die Drosselklappe 11 in ihre weitestmöglich geöffnete Stellung zu stellen. Zum anderen ist vorgesehen, dass die Einlassventile 20 gemäß der 3 in jedem zwischen einem OT und dem darauf folgenden UT liegenden Kolbenhubbereich und die Auslassventile 21 in jedem zwischen einem UT und dem darauf folgenden OT liegenden Kolbenhubbereich geöffnet sind und folglich in einer Art, wie es für einen Zweitakt-Verbrennungsmotor üblich wäre, betätigt werden. Weiterhin ist eine Spätverstellung für die Steuerzeiten der Einlassventile 20 und Auslassventile 21 im Vergleich zu denjenigen, wie sie während des befeuerten Betriebs des Verbrennungsmotors 3 (während des Ladungswechselhubzyklus) vorgesehen sind, umgesetzt. Konkret werden die Auslassventile 21 jeweils bei einem Kurbelwellenwinkel α, der ca. 5°KW vor jedem UT liegt, d.h. bei ca. UT-5°KW geöffnet und bei einem Kurbelwellenwinkel α, der ca. 10°KW nach jedem OT, d.h. bei ca. OT+10°KW liegt, geschlossen. Die Einlassventile 20 werden dagegen jeweils in jedem OT geöffnet und bei einem Kurbelwellenwinkel α, der ca. 10° KW vor jedem UT, d.h. bei ca. UT-10° KW liegt, geschlossen. Während derjenigen Hubbewegungen der Hubkolben 5, die den Verdichtungstakten und den Arbeitstakten während des befeuerten Lastbetriebs entsprechen, werden die Einlassventile 20 und die Auslassventile 21 folglich während des unbefeuerten Schubbetriebs des Verbrennungsmotors 3 zusätzlich geöffnet, wodurch der Massenstrom an Frischgas, der durch den Verbrennungsmotor 3 geschleust wird, im Vergleich zu einer konventionellen Brennkraftmaschine, bei der ein solches zusätzliches Öffnen der Einlassventile 20 und der Auslassventile 21 in einem unbefeuerten Schubbetrieb nicht vorgesehen ist, in etwa verdoppelt werden kann. Hinzu kommt, dass durch dieses zusätzliche Öffnen der Einlassventile 20 und der Auslassventile 21 während derjenigen Hubbewegungen der Hubkolben 5, die den Verdichtungstakten und den Arbeitstakten während des befeuerten Lastbetriebs entsprechen, ausgeprägte Kompressionsphasen in den Brennräumen 6 während des unbefeuerten Schubbetriebs vermieden werden. Dies führt dazu, dass während des unbefeuerten Schubbetriebs keine oder nur vergleichsweise kleine Entlüftungsgasströmungen entstehen, die über eine Gehäuseentlüftungsleitung 25 aus einem Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors 3 abgeführt und in den Frischgasstrang zurückgeführt werden.In the case of unfired overrun of the internal combustion engine 3 are the reciprocating pistons 5 with deactivated fuel injection still cyclically in the cylinders 4th moved by dragging the crankshaft in rotation, as is the case when the motor vehicle coasts with the drive train engaged. To with an unfired overrun of the internal combustion engine 3 , which follows a fired overrun mode, a decrease in the drive speed of the exhaust gas turbocharger To avoid or at least to slow down as much as possible, it is provided that the mass flow of the fresh gas, which as a result of this overrun of the internal combustion engine 3 from the fresh gas line 7th about the internal combustion engine 3 in the exhaust system 13th overflows, is kept as large as possible. On the one hand, the throttle valve is provided for this purpose 11 to put in their most open position. On the other hand, it is provided that the inlet valves 20th according to the 3 in each piston stroke area between one TDC and the following BDC and the exhaust valves 21 are open in each piston stroke range between BDC and the following TDC and are consequently operated in a manner that would be common for a two-stroke internal combustion engine. There is also a retardation for the timing of the intake valves 20th and exhaust valves 21 compared to those as they occur during the fired operation of the internal combustion engine 3 (during the gas exchange stroke cycle) are implemented. The exhaust valves become more specific 21 each at a crankshaft angle α that is approx. 5 ° CA before each UT, ie opened at approx. UT -5 ° CA and at a crankshaft angle α that is approx ° KW is closed. The inlet valves 20th are, however, opened in each TDC and closed at a crankshaft angle α that is approx. 10 ° CA before each BDC, ie at approx. BDC-10 ° CA. During those stroke movements of the reciprocating pistons 5 , which correspond to the compression strokes and the work strokes during the fired load operation, become the intake valves 20th and the exhaust valves 21 consequently during unfired overrun of the internal combustion engine 3 additionally opened, reducing the mass flow of fresh gas that is passed through the internal combustion engine 3 is funneled, in comparison to a conventional internal combustion engine, in which such an additional opening of the inlet valves 20th and the exhaust valves 21 is not provided in an unfired overrun operation, can be roughly doubled. In addition, this additional opening of the inlet valves 20th and the exhaust valves 21 during those stroke movements of the reciprocating pistons 5 which correspond to the compression strokes and the work strokes during the fired load operation, pronounced compression phases in the combustion chambers 6th can be avoided during unfired overrun operation. This leads to the fact that no or only comparatively small ventilation gas flows occur during unfired overrun operation, which flows via a housing ventilation line 25th from a crankcase of the internal combustion engine 3 discharged and returned to the fresh gas line.

Die Minimierung solcher Entlüftungsgasströmungen während des unbefeuerten Schubbetriebs einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann insbesondere deshalb vorteilhaft sein, weil bei einer solchen während des unbefeuerten Schubbetriebs weiterhin vorgesehen ist, dass das aus dem Frischgasstrang 7 über den Verbrennungsmotor 3 in den Abgasstrang 13 überströmende Frischgas nicht über die Abgasnachbehandlungseinrichtung 14 sondern soweit wie möglich über den Abgasnachbehandlungsbypass 17geführt wird. Dazu ist das Bypassventil 18 teilweise oder weitestmöglich geöffnet und das Abgasventil 19 weitestmöglich geschlossen. Dadurch soll eine Einlagerung von Sauerstoff aus diesem (Frisch-)Gas in der Abgasnachbehandlungseinrichtung 14 vermieden werden. Sofern dieses (Frisch-)Gas infolge einer erfolgten Einleitung eines relevanten Massenstroms von Entlüftungsgas noch relevante Mengen unverbrannter Kohlenwasserstoffen umfassen würde, könnten diese nämlich infolge der Durchströmung des Abgasnachbehandlungsbypasses 17 in die Umgebung gelangen, was durch die Minimierung der anfallenden Menge des Entlüftungsgases weitestgehend vermeiden wird.The minimization of such vent gas flows during unfired overrun mode of an internal combustion engine according to the invention can be particularly advantageous because in such a vent gas flow during unfired overrun operation it is also provided that the gas flow from the fresh gas line 7th about the internal combustion engine 3 in the exhaust system 13th overflowing fresh gas not via the exhaust gas aftertreatment device 14th but as far as possible via the exhaust gas aftertreatment bypass 17. This is the bypass valve 18th partially or as far as possible open and the exhaust valve 19th closed as far as possible. This is intended to store oxygen from this (fresh) gas in the exhaust gas aftertreatment device 14th be avoided. If this (fresh) gas would still contain relevant amounts of unburned hydrocarbons as a result of the introduction of a relevant mass flow of ventilation gas, these could namely as a result of the flow through the exhaust gas aftertreatment bypass 17th get into the environment, which is largely avoided by minimizing the amount of ventilation gas that occurs.

Alternativ zu der kombinierten Verwendung des Bypassventils 18 und des Abgasventils 19 zur Verteilung von durch den Abgasstrang 13 strömendem Gas auf entweder die Abgasnachbehandlungseinrichtung 14 oder den Abgasnachbehandlungsbypass 17 kann auch lediglich ein 3/2-Wegeventil eingesetzt werden, das in eine der Abzweigungen des Abgasnachbehandlungsbypasses 17 integriert ist. Auch mittels eines solchen 3/2-Wegeventils kann eine Gasströmung weitestgehend vollständig über entweder die Abgasnachbehandlungseinrichtung 14 oder den Abgasnachbehandlungsbypass 17 geführt werden.As an alternative to the combined use of the bypass valve 18th and the exhaust valve 19th for the distribution of through the exhaust system 13th flowing gas to either the exhaust gas aftertreatment device 14th or the exhaust aftertreatment bypass 17th It is also possible to use only a 3/2-way valve that is inserted into one of the branches of the exhaust gas aftertreatment bypass 17th is integrated. By means of such a 3/2-way valve, a gas flow can be largely completely via either the exhaust gas aftertreatment device 14th or the exhaust aftertreatment bypass 17th be guided.

Im Wesentlichen vollständig verhindern lässt sich ein Emittieren von unverbrannten Kohlenwasserstoffen in die Umgebung bei einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, wie sie in der 2 dargestellt ist. Bei dieser ist ergänzend zu derjenigen gemäß der 1 vorgesehen, dass während des unbefeuerten Schubbetriebs (in relativ geringem Umfang) anfallendes Entlüftungsgas durch eine entsprechende Stellung eines in die Gehäuseentlüftungsleitung 25 integrierten Entlüftungsventils 26 in den Kraftstoffdampffilter 27 eines Kraftstofftanksystems der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet wird, durch den die Kohlenwasserstoffe herausgefiltert werden.Emission of unburned hydrocarbons into the environment can essentially be completely prevented in the case of an internal combustion engine according to the invention, as shown in FIG 2 is shown. This is in addition to that according to 1 provided that during unfired overrun operation (to a relatively small extent) venting gas occurring through a corresponding position in the housing venting line 25th integrated vent valve 26th into the fuel vapor filter 27 a fuel tank system of the internal combustion engine 1 is initiated, through which the hydrocarbons are filtered out.

Dieser Kraftstoffdampffilter 27, der insbesondere in Form eines Aktivkohlefilters ausgebildet sein kann, dient primär dazu, Kraftstoffdämpfe zu absorbieren, die über eine Tankentlüftungsleitung 28 eines Kraftstofftanks 29 der Brennkraftmaschine 1 geführt werden, um einen ansteigenden Druck in dem Kraftstofftank 29 mit dem Umgebungsdruck auszugleichen. Dieser ansteigende Druck kann dabei insbesondere Folge von beispielsweise bei hohen Umgebungstemperaturen verdampfendem Kraftstoff sein. Durch die Absorption der Kraftstoffdämpfe kann deren Emission in die Umgebung vermieden werden. Da der Kraftstoffdampffilter 27 lediglich eine begrenzte Absorptionsfähigkeit für Kraftstoffdämpfe aufweist, muss dieser zeitweise regeneriert werden. Dazu umfasst die Brennkraftmaschine zusätzlich eine Spülgasleitung 30, die einerseits mit dem Kraftstoffdampffilter 27 und andererseits mit dem Frischgasstrang 7 verbunden ist. Während eines befeuerten Lastbetriebs der Brennkraftmaschine 1 kann zeitweise mittels des im Bereich der Mündung der Spülgasleitung 30 in dem Frischgasstrang 7 herrschenden Unterdrucks Umgebungsluft über eine Umgebungsmündung 31 des Kraftstoffdampffilters 27 angesaugt werden, die den Kraftstoffdampffilter 27 in Gegenrichtung zu derjenigen Strömungsrichtung, in der die Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank 29 und, bei einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß der 2, die Entlüftungsgasströmungen in den Kraftstoffdampffilter 27 geströmt sind, durchströmt und diesen dadurch spült. Die zuvor in dem Kraftstoffdampffilter 27 absorbierten Kohlenwasserstoffe werden so über den Frischgasstrang 7 den befeuert betriebenen Brennräumen 6 des Verbrennungsmotors 3 der Brennkraftmaschine 1 zugeführt.This fuel vapor filter 27 , which can be designed in particular in the form of an activated carbon filter, is primarily used to absorb fuel vapors that are sent via a tank ventilation line 28 a fuel tank 29 the internal combustion engine 1 led to an increasing pressure in the fuel tank 29 to balance with the ambient pressure. This increasing pressure can in particular be the result of fuel evaporating, for example, at high ambient temperatures. Due to the absorption of the fuel vapors whose emission into the environment can be avoided. As the fuel vapor filter 27 only has a limited ability to absorb fuel vapors, it must be regenerated temporarily. For this purpose, the internal combustion engine also includes a purge gas line 30th the one hand with the fuel vapor filter 27 and on the other hand with the fresh gas line 7th connected is. During a fired load operation of the internal combustion engine 1 can temporarily by means of the in the area of the mouth of the purge gas line 30th in the fresh gas line 7th prevailing negative pressure ambient air via an ambient mouth 31 the fuel vapor filter 27 are sucked in, which is the fuel vapor filter 27 in the opposite direction to the direction of flow in which the fuel vapors from the fuel tank 29 and, in an internal combustion engine according to the invention according to FIG 2 , the vent gas flows into the fuel vapor filter 27 have flowed, flowed through and thereby flushes it. The previously in the fuel vapor filter 27 absorbed hydrocarbons are so via the fresh gas line 7th the fired combustion chambers 6th of the internal combustion engine 3 the internal combustion engine 1 fed.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
22
KraftfahrzeugMotor vehicle
33
VerbrennungsmotorInternal combustion engine
44th
ZylindernCylinders
55
HubkolbenReciprocating piston
66th
BrennraumCombustion chamber
77th
FrischgasstrangFresh gas line
88th
LuftfilterAir filter
99
FrischgasverdichterFresh gas compressor
1010
LadeluftkühlerIntercooler
1111
Drosselklappethrottle
1212th
AbgasturbineExhaust gas turbine
1313th
AbgasstrangExhaust system
1414th
AbgasnachbehandlungseinrichtungExhaust aftertreatment device
1515th
AbgaskatalysatorCatalytic converter
1616
PartikelfilterParticle filter
1717th
AbgasnachbehandlungsbypassExhaust aftertreatment bypass
1818th
BypassventilBypass valve
1919th
AbgasventilExhaust valve
2020th
EinlassventilInlet valve
2121
Auslassventiloutlet valve
2222nd
VentilbetätigungsvorrichtungValve actuation device
2323
Nockenwellecamshaft
2424
KraftstoffinjektorFuel injector
2525th
GehäuseentlüftungsleitungHousing vent line
2626th
EntlüftungsventilVent valve
2727
KraftstoffdampffilterFuel vapor filter
2828
TankentlüftungsleitungTank ventilation line
2929
KraftstofftankFuel tank
3030th
SpülgasleitungPurge gas line
3131
UmgebungsmündungSurrounding mouth

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102013106391 A1 [0008]DE 102013106391 A1 [0008]

Claims (8)

Brennkraftmaschine (1) umfassend - einen 4-Takt-Verbrennungsmotor (3), der mindestens einen Brennraum (6) umfasst, in dem im Betrieb des Verbrennungsmotors (1) ein Hubkolben (5) zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) zyklisch bewegt wird und dem mindestens ein Einlassventil (20) und ein Auslassventil (21) zugeordnet sind, - einen Frischgasstrang (7), in den ein Frischgasverdichter (9) eines Abgasturboladers sowie, stromab des Frischgasverdichters (9), eine Drosselklappe (11) integriert sind, und - einen Abgasstrang (13), in den eine Abgasturbine (12) des Abgasturboladers sowie, stromab der Abgasturbine (12), eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (14) integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung (14) bedarfsweise mittels eines Abgasnachbehandlungsbypasses (17) umgehbar ist, der zwischen der Abgasturbine (12) und der Abgasnachbehandlungseinrichtung (14) aus dem Abgasstrang (13) abgeht, und dass während eines unbefeuerten Schubbetriebs - die Drosselklappe (11) in eine teilweise oder weitestmöglich geöffnete Stellung gestellt ist und - eine Durchströmung des Abgasnachbehandlungsbypasses (17) freigegeben ist und - das Einlassventil (20) in jedem zwischen dem OT und dem darauffolgenden UT liegenden Kolbenhubbereich geöffnet ist und - das Auslassventil (21) in jedem zwischen dem UT und dem darauffolgenden OT liegenden Kolbenhubbereich geöffnet ist.Internal combustion engine (1) comprising - a 4-stroke internal combustion engine (3) which comprises at least one combustion chamber (6) in which a reciprocating piston (5) between a top dead center (TDC) and a bottom dead center when the internal combustion engine (1) is in operation (UT) is moved cyclically and to which at least one inlet valve (20) and one outlet valve (21) are assigned, - a fresh gas line (7) in which a fresh gas compressor (9) of an exhaust gas turbocharger and, downstream of the fresh gas compressor (9), a throttle valve (11) are integrated, and - an exhaust gas line (13) in which an exhaust gas turbine (12) of the exhaust gas turbocharger and, downstream of the exhaust gas turbine (12), an exhaust gas aftertreatment device (14) are integrated, characterized in that the exhaust gas aftertreatment device (14) is integrated as required can be bypassed by means of an exhaust gas aftertreatment bypass (17) which emerges from the exhaust gas tract (13) between the exhaust gas turbine (12) and the exhaust gas aftertreatment device (14), and that during an unfired S throttle operation - the throttle valve (11) is placed in a partially or as far as possible open position and - a flow through the exhaust gas aftertreatment bypass (17) is released and - the inlet valve (20) is open in each piston stroke area between TDC and the following BDC and - the The exhaust valve (21) is open in each piston stroke area between BDC and the following TDC. Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des unbefeuerten Schubbetriebs - das Einlassventil (20) bei einem Kurbelwellenwinkel, der zwischen OT-10°KW und OT+10°KWliegt, öffnet und/oder oder bei einem Kurbelwellenwinkel, der zwischen UT-30°KW und UT liegt, schließt und/oder - das Auslassventil (21) bei einem Kurbelwellenwinkel, der zwischen UT-15°KW und UT+5°KWliegt, öffnet und/oder bei einem Kurbelwellenwinkel, der zwischen OT und OT+20°KWliegt, schließt.Internal combustion engine (1) according to Claim 1 , characterized in that during unfired overrun - the inlet valve (20) opens at a crankshaft angle between TDC -10 ° CA and TDC + 10 ° CA and / or or at a crankshaft angle between BDC-30 ° CA and UT lies, closes and / or - the exhaust valve (21) opens at a crankshaft angle that lies between UT-15 ° CA and UT + 5 ° CA and / or closes at a crankshaft angle that lies between TDC and TDC + 20 ° CA. . Brennkraftmaschine (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des unbefeuerten Schubbetriebs die Drosselklappe (11) in die vollständig geöffnete Stellung gestellt ist.Internal combustion engine (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the throttle valve (11) is placed in the fully open position during unfired overrun mode. Brennkraftmaschine (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasturbine (12) eine VTG-Stellvorrichtung umfasst, wobei während des unbefeuerten Schubbetriebs die VTG-Stellvorrichtung in eine teilweise oder weitestmöglich geschlossene Stellung gestellt ist.Internal combustion engine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas turbine (12) comprises a VTG adjusting device, the VTG adjusting device being set in a partially or as close as possible closed position during unfired overrun mode. Brennkraftmaschine (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasturbine (12) bedarfsweise mittels eines Wastegates umgehbar ist, wobei während des unbefeuerten Schubbetriebs das Wastegate teilweise oder weitestmöglich geschlossen ist.Internal combustion engine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas turbine (12) can be bypassed if necessary by means of a wastegate, the wastegate being partially or as far as possible closed during unfired overrun mode. Brennkraftmaschine (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des unbefeuerten Schubbetriebs eine Durchströmung der Abgasnachbehandlungseinrichtung (14) vollständig unterbunden ist.Internal combustion engine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a flow through the exhaust gas aftertreatment device (14) is completely prevented during unfired overrun mode. Brennkraftmaschine (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des unbefeuerten Schubbetriebs ein Gehäuseinnenvolumen des Verbrennungsmotors (3) über eine Gehäuseentlüftungsleitung (25) mit einem Kraftstoffdampffilter (27) eines Kraftstofftanksystems der Brennkraftmaschine (1) in fluidleitender Verbindung steht.Internal combustion engine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that during unfired overrun operation, an internal housing volume of the internal combustion engine (3) is in fluid-conducting connection via a housing ventilation line (25) with a fuel vapor filter (27) of a fuel tank system of the internal combustion engine (1). Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Übergang von einem befeuerten Lastbetrieb des Verbrennungsmotors (3) zu dem unbefeuerten Schubbetrieb - die Drosselklappe (11) in eine teilweise oder weitestmöglich geöffnete Stellung gestellt wird und/oder - eine Durchströmung des Abgasnachbehandlungsbypasses (17) freigegeben wird und/oder - eine Betätigung des Einlassventils (20) von einem Öffnen lediglich in dem zwischen dem LWOT und dem darauffolgenden UT liegenden Kolbenhubbereich zu dem Öffnen in jedem zwischen einem OT und dem darauffolgenden UT liegenden Kolbenhubbereich verstellt wird und/oder - eine Betätigung des Auslassventils (21) von einem Öffnen lediglich in dem zwischen dem LWOT und dem vorausgehenden UT liegenden Kolbenhubbereich zu dem Öffnen in jedem zwischen einem UT und dem darauffolgenden OT liegenden Kolbenhubbereich verstellt wird und/oder - die Öffnungs- und/oder Schließzeit des Einlassventils (20) bei der Betätigung in dem nach dem LWOT liegenden Kolbenhubbereich und/oder des Auslassventils (21) bei der Betätigung in dem vor dem LWOT liegenden Kolbenhubbereich nach spät verstellt wird und/oder - die VTG-Stellvorrichtung in eine teilweise oder vollständig geschlossene Stellung gestellt wird und/oder - das Wastegate teilweise oder vollständig geschlossen wird und/oder - ein direktes Einleiten von Entlüftungsgas über die Gehäuseentlüftungsleitung (25) in den Frischgasstrang (7) verringert oder beendet wird und stattdessen das Entlüftungsgas zu dem Kraftstoffdampffilter (27) geführt wird.A method for operating an internal combustion engine (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that when there is a transition from a fired load operation of the internal combustion engine (3) to unfired overrun operation - the throttle valve (11) is placed in a partially or as widely open position and / or - a flow through the exhaust gas aftertreatment bypass (17) is released and / or - an actuation of the inlet valve (20) from an opening only in the piston stroke range between the LWOT and the subsequent BDC to the opening in each between a TDC and the subsequent BDC lying piston stroke area is adjusted and / or - an actuation of the outlet valve (21) is adjusted from opening only in the piston stroke area lying between the LWOT and the preceding BDC to opening in each piston stroke area lying between a BDC and the following TDC and / or - the opening and / or closing time of the Inlet valve (20) when actuated in the piston stroke area after the LWOT and / or the outlet valve (21) when actuated in the piston stroke area before the LWOT is adjusted late and / or - the VTG adjusting device into a partially or completely closed Position is set and / or - the wastegate is partially or completely closed and / or - a direct introduction of vent gas via the housing vent line (25) into the fresh gas line (7) is reduced or terminated and instead, the vent gas is fed to the fuel vapor filter (27).
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