WO2017016720A1 - Antriebsvorrichtung für ein kraftfahrzeug, verfahren zum betreiben einer antriebsvorrichtung - Google Patents

Antriebsvorrichtung für ein kraftfahrzeug, verfahren zum betreiben einer antriebsvorrichtung Download PDF

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Michael Baeuerle
Volker Ricken
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a drive device for a motor vehicle, with an internal combustion engine, which is associated with an exhaust gas turbocharger with a turbine and a compressor, with an internal combustion engine associated exhaust aftertreatment system, and with a secondary air means for promptly introducing fresh air into the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the invention relates to a method for operating such a drive device.
  • this can be known to be realized by two methods.
  • thermodynamic efficiency it is known to target the internal combustion engine to operate with a deteriorated thermodynamic efficiency, in particular by increasing the cylinder charge with a simultaneous ignition timing to late, causing the exhaust gas temperature and the
  • the disadvantage here is the deterioration of the engine due to the late ignition and the deteriorated efficiency of the internal combustion engine.
  • Fuel / air mixture in conjunction with the addition of secondary air to the exhaust gas, in particular before it enters the catalyst to operate.
  • the incompletely oxidized pollutants contained in the exhaust gas react exothermically with the added secondary air. This post-reaction results in a strong increase in the exhaust gas temperature.
  • the exhaust gas mass flow increases due to the metered secondary air or fresh air.
  • a secondary air pump is provided, which is driven by a supplied to the engine fresh air flow.
  • the drive device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the secondary air means advantageously in a known
  • the drive device according to the invention is also particularly space-saving and also inexpensive to produce, since it can be dispensed with a separate secondary air pump. According to the invention, it is provided that the
  • Secondary air device coupled to the exhaust gas turbocharger / coupled having electrical machine and a downstream of the compressor of the exhaust gas turbocharger and leading to the exhaust system secondary air duct.
  • the secondary air device is thus mitge strict by the exhaust gas turbocharger itself.
  • an electric machine By assigning an electric machine to the exhaust gas turbocharger, it can be assisted by an electric motor, in particular in the region of low rotational speeds.
  • the exhaust gas turbocharger can be driven by the electric machine to achieve an increased mass flow.
  • Secondary air duct is diverted a portion of the increased mass flow or fresh air mass flow and directly to the exhaust system
  • Exhaust aftertreatment system introduced, which is provided by the assignment of the electric machine to the exhaust gas turbocharger, a compact solution that does not require additional secondary air pump.
  • the exhaust gas turbocharger with the electric machine can also be used in normal operation of the drive device to increase the performance of
  • Internal combustion engine can be used.
  • the secondary air channel is assigned at least one valve for closing and releasing the secondary air channel.
  • the valve ensured by the valve that in normal operation, ie in the warmed-up mode of operation
  • the valve is preferably formed automatically closing.
  • the valve can be in
  • the valve is associated with an actuator for its actuation. Through the actuator, the valve can be opened or closed at any time when needed to the secondary air duct to release or close. This ensures a safe and advantageous operation of the drive device, in particular with respect to the warm-up phase. Furthermore, it is preferably provided that the secondary air duct branches off immediately after the compressor. This ensures that the compressed and guided through the secondary air duct hardly cools. In particular, the secondary air duct branches upstream of a throttle valve of the
  • the secondary air duct immediately after the internal combustion engine, in particular after exhaust valves of the
  • Exhaust gas channel leading to or through the exhaust aftertreatment system opens.
  • the fresh air or secondary air is there the
  • the electrical machine is designed as a media splitting machine and integrated in the compressor, in particular in a suction channel of the compressor, is formed.
  • the arrangement in the exhaust gas turbocharger, the electric machine is acoustically insulated in the drive device arranged so that secondary air can be provided very quietly.
  • the integration into the turbocharger results in a compact and easy-to-use unit, which also facilitates assembly.
  • the inventive method with the features of claim 7 is characterized in that for controlling the secondary air device coupled to an electric machine with the exhaust gas turbocharger and driven to drive the exhaust gas turbocharger and a downstream of the compressor
  • the secondary air device in a
  • the secondary air device is controlled in a cooling phase, in particular H taughtabstellphase.
  • the electric machine is controlled in a cooling phase to the
  • the valve is opened to the secondary air channel, so that even with the internal combustion engine, the air mass flow can flow and no compressor noise on the compressor.
  • the shaft of the exhaust gas turbocharger connecting the compressor to the turbine is supported by one or more rolling bearings in order to ensure continued operation of the exhaust gas turbocharger even with the internal combustion engine at a standstill and thus lack of lubricant supply, at least for a while.
  • FIG. 1 a drive device of a motor vehicle in a simplified representation.
  • the figure shows a simplified representation of a drive device 1 of a motor vehicle not shown here.
  • the drive device 1 has an internal combustion engine 2, which is designed as a reciprocating engine and thus has several in each case a cylinder 3 axially displaceable piston 4, which are connected by a Pleulgestfite with a crankshaft.
  • Each cylinder 3 is associated with at least one inlet valve 5 and an outlet valve 6, which are each actuated by a camshaft.
  • each cylinder 3 is an ignition device 7, for example in the form of a
  • the internal combustion engine 2 is further associated with an exhaust gas turbocharger 9 having a compressor 10 and a turbine 11, the
  • compressor 10 and turbine 11 each have an impeller, which are arranged rotationally fixed on a common shaft 12.
  • the compressor 10 is connected upstream of the intake valve 5 of the internal combustion engine 2, so that the intake valve 5 compressed fresh air through the
  • Exhaust gas turbocharger 9 is supplied, wherein in the fresh air passage between the compressor 10 and the internal combustion engine 2 present a charge air cooler 13, a temperature and / or pressure sensor 14 and a throttle valve device 15 are arranged. From the exhaust valve 6, an outlet channel 16, in particular outlet collection channel leads to the turbine 11 of the exhaust gas turbocharger 9. The turbine 11 is also associated with a bypass 17 which can be closed or released by actuation of a wastegate valve 18. Downstream of the turbine 11, the exhaust gas of the internal combustion engine 2 is a
  • Exhaust gas aftertreatment system 19 which has a pre-catalyst 20 and a main catalyst 21.
  • the exhaust gas turbocharger 9 further has an electric machine 22, which is designed to rotate the shaft 12 of the exhaust gas turbocharger 9 as needed
  • the electric machine 22 is designed as a media splitting machine which comprises a rotor 23 arranged on the shaft 12 and a stator 24 surrounding the rotor 23 fixed to the housing. Between rotor 23 and stator 24 remains a media gap through which the fresh air can flow.
  • Media splitting machine 22 is arranged in the suction channel of the compressor 10, so that the sucked air, first the media splitter 22 flows through and is then compressed.
  • Secondary air duct 25 from the downstream of the exhaust valve 9 and upstream of the turbine 11 opens into the exhaust passage 16.
  • the secondary air channel 25 preferably opens as close to the exhaust valves 5 and branches as close to the compressor 10, so that the exhaust gas 16 supplied fresh air through the secondary air duct 25 is cooled as little as possible and hot exhaust gas is supplied so that an exothermic
  • Exhaust aftertreatment system 19 in particular the catalysts 20, 21 takes place.
  • the secondary air duct 25 preferably has an actuatable valve 26 which can be actuated or actuated, for example, electrically or electropneumatically, in order to close or release the secondary air duct 25 as required.
  • Throttle valve device 15 from the fresh air duct and over the
  • Secondary air channel 25 is supplied to the exhaust passage 16 when the valve 26 is open. This is done in particular in a warm-up phase of the drive device 1, in particular the exhaust aftertreatment system 19. Not here
  • control unit controls in this case, the electric machine 22 to the exhaust gas turbocharger 9 in the warm-up phase to increase
  • valve 26 To drive mass flow, and the valve 26 to release the secondary air channel 25.
  • the control of electric machine 22 and valve 26 is preferably controlled in such a way that as accurately as possible, only the required amount of secondary air is conveyed and mixed with the exhaust gas.
  • the secondary air device 27 is then also activated, so that the electric machine 22 the exhaust gas turbocharger 9 for generating a
  • Air mass flow and the secondary air valve is actuated to direct the air mass flow into the exhaust aftertreatment system 19 when the
  • Air mass flow generated which flows between the rotor 23 and stator 24 and thereby cools the media gap motor, wherein by opening / pressing the Valve 26 is achieved in particular at standstill of the internal combustion engine 2, that the air mass flow can flow and thus no pump noise caused by the compressor 10.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (2), dem ein Abgasturbolader (9) mit einer Turbine (11) und einem Verdichter (10) zugeordnet ist, mit einem dem Verbrennungsmotor (2) zugeordneten Abgasnachbehandlungssystem (19), und mit einer Sekundärlufteinrichtung (27) zum bedarfsweisen Einbringen von Frischluft in das Abgasnachbehandlungssystem (19). Es ist vorgesehen, dass die Sekundärlufteinrichtung (27) eine mit dem Abgasturbolader (9) gekoppelte/koppelbare elektrische Maschine (22) und einen dem Verdichter (10) nachgeschalteten und zu einem Abgaskanal (16) des Verbrennungsmotors (2) führenden Sekundärluftkanal (25) aufweist.

Description

Beschreibung
Titel
Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor, dem ein Abgasturbolader mit einer Turbine und einem Verdichter zugeordnet ist, mit einem dem Verbrennungsmotor zugeordneten Abgasnachbehandlungssystem, und mit einer Sekundärlufteinrichtung zum bedarfsweisen Einbringen von Frischluft in das Abgas des Verbrennungsmotors.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Antriebsvorrichtung. Stand der Technik
Zur Reduzierung schädlicher Abgasemissionen von Kraftfahrzeugen ist es bekannt, dem Verbrennungsmotor ein Abgasnachbehandlungssystem
zuzuordnen, durch welches das Abgas des Verbrennungsmotors geführt wird. Bekannte Abgasnachbehandlungssysteme weisen insbesondere einen
Katalysator auf, in welchem die Abgasemissionen reduziert werden. Häufig findet dies auch in Zusammenwirkung mit einem in das Abgas eingebrachten
Abgasnachbehandlungsmittel statt. Abgasnachbehandlungssysteme,
insbesondere Katalysatoreinrichtungen, benötigen eine
Mindestbetriebstemperatur, um die Abgasemissionen in ausreichender Menge reduzieren zu können. Üblicherweise erfolgt das Erwärmen des
Abgasnachbehandlungssystems und insbesondere des Katalysators durch das Abgas des Verbrennungsmotors selbst, wobei dazu der Abgaswärmestrom in einer einem Motorstart folgenden Katalysatorheizphase gezielt erhöht wird. Bei Ottomotoren kann dies bekanntermaßen durch zwei Verfahren realisiert werden.
Gemäß einem ersten Verfahren ist es bekannt, den Verbrennungsmotor gezielt mit einem verschlechterten thermodynamischen Wirkungsgrad zu betreiben, insbesondere durch eine Erhöhung der Zylinderfüllung mit einer gleichzeitig Zündzeitverstellung auf spät, wodurch sich die Abgastemperatur und der
Abgasmassenstrom und damit der Abgaswärmestrom erhöhen. Nachteilig hierbei sind die aufgrund der späten Zündung verschlechterte Motorlaufruhe und der verschlechterte Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors. Gemäß dem zweiten Verfahren ist es bekannt, die Antriebsvorrichtung mit einem fetten
Brennstoff/Luft-Gemisch in Verbindung mit der Zugabe von Sekundärluft zu dem Abgas, insbesondere vor dessen Eintritt in den Katalysator, zu betreiben. Die im Abgas enthaltenen unvollständig oxidierten Schadstoffe reagieren exotherm mit der zudosierten Sekundärluft. Durch diese Nachreaktion ergibt sich eine starke Erhöhung der Abgastemperatur. Zudem erhöht sich der Abgasmassenstrom durch die zudosierte Sekundärluft beziehungsweise Frischluft. Zwar besteht hierbei nicht der Nachteil verspäteter Zündungen, jedoch macht die
Bereitstellung der Sekundärluft eine separate Sekundärlufteinrichtung
erforderlich, die insbesondere eine Sekundärluftpumpe umfasst.
Aus der Offenlegungsschrift DE 103 27 686 AI ist eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art bereits bekannt. Diese weist zusätzlich zu dem
Abgasturbolader eine Sekundärluftpumpe auf, die Frischluft beziehungsweise
Sekundärluft durch einen Sekundärluftkanal dem Abgasnachbehandlungssystem zuführt. Aus der Offenlegungsschrift DE 102 51 363 AI ist eine
Antriebsvorrichtung bekannt, bei welcher eine Sekundärluftpumpe vorgesehen ist, die durch einen dem Verbrennungsmotor zugeführten Frischluftstrom angetrieben wird.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Sekundärlufteinrichtung vorteilhaft in eine bekannte
Antriebsvorrichtung integrierl/integrierbar ist und sich im Betrieb durch
Geräuschemissionen kaum oder nicht bemerkbar macht. Die erfindungsgemäße Antriebvorrichtung ist außerdem besonders bauraumsparend und auch kostengünstig herstellbar, da auf eine separate Sekundärluftpumpe verzichtet werden kann. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die
Sekundärlufteinrichtung eine mit dem Abgasturbolader gekoppelte/koppelbare elektrische Maschine und einen dem Verdichter des Abgasturboladers nachgeschalteten und zu dem Abgassystem führenden Sekundärluftkanal aufweist. Die Sekundärlufteinrichtung wird somit durch den Abgasturbolader selbst mitgebildet. Durch das Zuordnen einer elektrischen Maschine zu dem Abgasturbolader kann dieser elektromotorisch unterstützt werden, insbesondere im Bereich niedriger Drehzahlen. Darüber hinaus kann in der Aufwärmphase des Abgasnachbehandlungssystems der Abgasturbolader durch die elektrische Maschine angetrieben werden, um einen erhöhten Massenstrom zu erreichen. Durch den dem Verdichter des Abgasturboladers nachgeschalteten
Sekundärluftkanal wird ein Teil des erhöhten Massenstroms beziehungsweise Frischluftmassenstroms abgezweigt und direkt dem Abgassystem
beziehungsweise dem Abgas des Verbrennungsmotors zugeführt, insbesondere stromaufwärts des Katalysators eines Abgasnachbehandlungssystems. Dadurch wird auf einfache Art und Weise die Sekundärluft in das
Abgasnachbehandlungssystem eingebracht, wobei durch die Zuordnung der elektrischen Maschine zu dem Abgasturbolader eine kompakte Lösung bereitgestellt wird, die keine zusätzliche Sekundärluftpumpe benötigt. Der Abgasturbolader mit der elektrischen Maschine kann außerdem im normalen Betrieb der Antriebsvorrichtung zur Erhöhung der Leistung des
Verbrennungsmotors genutzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Sekundärluftkanal wenigstens ein Ventil zum Verschließen und Freigeben des Sekundärluftkanals zugeordnet ist. Durch das Ventil wird insbesondere sichergestellt, dass im Normalbetrieb, also im aufgewärmten Betrieb der
Antriebsvorrichtung beziehungsweise des Abgasnachbehandlungssystems, die von dem Abgasturbolader bereitgestellte Frischluft vollständig dem
Verbrennungsmotor zugeführt wird, um eine möglichst effiziente und
wirkungsgradoptimierte Verbrennung zu gewährleisten. Das Ventil ist bevorzugt selbsttätig schließend ausgebildet. So kann das Ventil beispielsweise in
Abhängigkeit von einer Druckdifferenz über das Ventil geschlossen oder geöffnet werden.
Besonders bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass dem Ventil ein Aktuator zu seiner Betätigung zugeordnet ist. Durch den Aktuator kann das Ventil jederzeit bei Bedarf geöffnet oder geschlossen werden, um den Sekundärluftkanal freizugeben oder zu verschließen. Hierdurch wird ein sicherer und vorteilhafter Betrieb der Antriebvorrichtung insbesondere in Bezug auf die Aufwärmphase gewährleistet. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Sekundärluftkanal unmittelbar nach dem Verdichter abzweigt. Hierdurch wird erreicht, dass sich die verdichtete und durch den Sekundärluftkanal geführte Luft kaum abkühlt. Insbesondere zweigt der Sekundärluftkanal stromaufwärts einer Drosselklappe des
Verbrennungsmotors ab.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Sekundärluftkanal unmittelbar nach dem Verbrennungsmotor, insbesondere nach Auslassventilen des
Verbrennungsmotors in das Abgassystem beziehungsweise in einen
Abgaskanal, der zu dem oder durch das Abgasnachbehandlungssystem führt, mündet. Damit wird die Frischluft beziehungsweise Sekundärluft dort dem
Abgasnachbehandlungssystem zugeführt, wo eine möglichst hohe
Abgastemperatur vorliegt, sodass die exotherme Nachreaktion sicher einsetzt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist außerdem
vorgesehen, dass die elektrische Maschine als Medienspaltmaschine ausgebildet und in den Verdichter, insbesondere in einen Saugkanal des Verdichters, integriert ausgebildet ist. Hierdurch erfolgt eine besonders kompakte und geräuschoptimale Anordnung und Verwendung der elektrischen Maschine. Durch die Anordnung in dem Abgasturbolader ist die elektrische Maschine akustisch gedämmt in der Antriebsvorrichtung angeordnet, sodass Sekundärluft sehr leise bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus ergibt sich durch die Integration in den Abgasturbolader eine kompakte und einfach zu handhabende Einheit, die auch die Montage erleichtert. Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 zeichnet sich dadurch aus, dass zur Ansteuerung der Sekundärlufteinrichtung eine elektrische Maschine mit dem Abgasturbolader gekoppelt und zum Antreiben des Abgasturboladers angesteuert und ein dem Verdichter nachgeschalteter
Sekundärluftkanal zu einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors freigegeben wird. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile. Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Sekundärlufteinrichtung in einer
Warmlaufphase, insbesondere eines Katalysators des
Abgasnachbehandlungssystems, angesteuert wird, sodass in der
Warmlaufphase der Abgaswärmestrom maximiert und damit eine besonders schnelle Aufwärmung/Aufheizung des Abgasnachbehandlungssystems erfolgt, wodurch bereits frühzeitig ein hoher Wirkungsgrad des
Abgasnachbehandlungssystems nach Inbetriebnahme der Antriebsvorrichtung gewährleistet ist.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Sekundärlufteinrichtung in einer Abkühlphase, insbesondere Heißabstellphase, angesteuert wird. Dadurch wird in einer Abkühlphase die elektrische Maschine angesteuert, um den
Abgasturbolader anzutreiben, wodurch ein insbesondere die
Medienspaltmaschine kühlender Luftstrom erzeugt wird. Zusätzlich wird das Ventil zu dem Sekundärluftkanal geöffnet, so dass auch bei stillstehendem Verbrennungsmotor der Luftmassenstrom abfließen kann und am Verdichter keine Pumpengeräusche entstehen. Bevorzugt ist dabei die den Verdichter mit der Turbine verbindende Welle des Abgasturboladers durch ein oder mehrere Wälzlager gelagert, um einen Weiterbetrieb des Abgasturboladers auch bei stillstehendem Verbrennungsmotor und damit fehlender Schmiermittelversorgung zumindest für eine Weile sicher zu gewährleisten.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige
Figur eine Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs in einer vereinfachten Darstellung.
Die Figur zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine Antriebvorrichtung 1 eines hier nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs. Die Antriebsvorrichtung 1 weist einen Verbrennungsmotor 2 auf, der als Hubkolbenmotor ausgebildet ist und insofern mehrere in jeweils einem Zylinder 3 axial verlagerbare Kolben 4 aufweist, die durch einen Pleulgestänge mit einer Kurbelwelle verbunden sind. Jedem Zylinder 3 ist dabei wenigstens ein Einlassventil 5 sowie ein Auslassventil 6 zugeordnet, die jeweils durch eine Nockenwelle betätigt werden. Weiterhin ist jedem Zylinder 3 eine Zündeinrichtung 7, beispielsweise in Form einer
Zündkerze, sowie ein Einspritzventil 8 zum Einspritzen von Brennstoff zugeordnet. Dem Verbrennungsmotor 2 ist weiterhin ein Abgasturbolader 9 zugeordnet, der einen Verdichter 10 und eine Turbine 11 aufweist, die
miteinander drehfest gekoppelt sind. Dazu weisen Verdichter 10 und Turbine 11 jeweils ein Laufrad auf, die drehfest auf einer gemeinsamen Welle 12 angeordnet sind. Der Verdichter 10 ist dem Einlassventil 5 des Verbrennungsmotors 2 vorgeschaltet, sodass dem Einlassventil 5 verdichtete Frischluft durch den
Abgasturbolader 9 zugeführt wird, wobei in dem Frischluftkanal zwischen Verdichter 10 und Verbrennungsmotor 2 vorliegend ein Ladeluftkühler 13, ein Temperatur- und/oder Drucksensor 14 sowie eine Drosselklappeneinrichtung 15 angeordnet sind. Von dem Abgasventil 6 führt ein Auslasskanal 16, insbesondere Auslasssammelkanal zu der Turbine 11 des Abgasturboladers 9. Der Turbine 11 ist dabei außerdem ein Bypass 17 zugeordnet, der durch Betätigung eines Wastegateventils 18 verschließbar oder freigebbar ist. Stromabwärts der Turbine 11 wird das Abgas des Verbrennungsmotors 2 einem
Abgasnachbehandlungssystem 19 zugeführt, das einen Vorkatalysator 20 und einen Hauptkatalysator 21 aufweist.
Der Abgasturbolader 9 weist weiterhin eine elektrische Maschine 22 auf, die dazu ausgebildet ist, die Welle 12 des Abgasturboladers 9 bei Bedarf
anzutreiben, um unabhängig von dem die Turbine 11 antreibenden Abgasstrom des Verbrennungsmotors 2 Frischluft durch den Verdichter 10 anzusaugen, zu verdichten und insbesondere dem Verbrennungsmotor 2 zuzuführen. Vorliegend ist die elektrische Maschine 22 als Medienspaltmaschine ausgebildet, die einen auf der Welle 12 angeordneten Rotor 23 und einen den Rotor 23 gehäusefest umgebenden Stator 24 umfasst. Zwischen Rotor 23 und Stator 24 verbleibt ein Medienspalt, durch welchen die Frischluft strömen kann. Die
Medienspaltmaschine 22 ist in dem Saugkanal des Verdichters 10 angeordnet, sodass die angesaugte Luft, zunächst die Medienspaltmaschine 22 durchströmt und dann verdichtet wird.
Stromabwärts des Verdichters 10 zweigt von dem Frischluftkanal ein
Sekundärluftkanal 25 ab, der stromabwärts des Auslassventils 9 und stromaufwärts der Turbine 11 in den Abgaskanal 16 mündet. Dabei mündet der Sekundärluftkanal 25 vorzugsweise möglichst nahe zu den Auslassventilen 5 und zweigt möglichst nahe zu dem Verdichter 10 ab, sodass die dem Abgaskanal 16 zugeführte Frischluft durch den Sekundärluftkanal 25 möglichst wenig abgekühlt ist und möglichst heißem Abgas zugeführt wird, sodass eine exotherme
Nachreaktion von in dem Abgas verbliebenen Schadstoffbestandteilen mit der Frischluft sicher einsetzt und eine schnelle Aufwärmung des
Abgasnachbehandlungssystems 19, insbesondere der Katalysatoren 20, 21 erfolgt.
Bevorzugt weist der Sekundärluftkanal 25 ein betätigbares Ventil 26 auf, das beispielsweise elektrisch oder elektropneumatisch aktuierbar beziehungsweise betätigbar ist, um den Sekundärluftkanal 25 bei Bedarf zu verschließen oder freizugeben.
Vorliegend wird somit bei dem elektrisch unterstützenden Abgasturbolader 9 verdichtete Frischluft nach dem Verdichter 10 und vor der
Drosselklappeneinrichtung 15 aus dem Frischluftkanal und über den
Sekundärluftkanal 25 bei geöffnetem Ventil 26 dem Abgaskanal 16 zugeführt. Dies erfolgt insbesondere in einer Warmlaufphase der Antriebsvorrichtung 1, insbesondere des Abgasnachbehandlungssystems 19. Ein hier nicht
dargestelltes Steuergerät steuert in diesem Fall die elektrische Maschine 22 an, um in der Warmlaufphase den Abgasturbolader 9 zur Erhöhung des
Massenstroms anzutreiben, und das Ventil 26, um den Sekundärluftkanal 25 freizugeben. Die Ansteuerung von elektrischer Maschine 22 und Ventil 26 erfolgt vorzugsweise geregelt und zwar so, dass möglichst genau nur die benötigte Menge an Sekundärluft gefördert und dem Abgas beigemischt wird.
Vorteilhafterweise wird die Sekundärlufteinrichtung 27 auch dann angesteuert, so dass die elektrische Maschine 22 den Abgasturbolader 9 zur Erzeugung eines
Luftmassenstroms und das Sekundärluftventil zur Leitung des Luftmassenstroms in das Abgasnachbehandlungssystem 19 betätigt wird, wenn sich die
Antriebsvorrichtung 1, insbesondere der Abgasturbolader 9 oder die elektrische Maschine 22, in einer Abkühlphase befindet. Dadurch wird nämlich ein
Luftmassenstrom erzeugt, der zwischen Rotor 23 und Stator 24 strömt und dadurch den Medienspaltmotor kühlt, wobei durch das Öffnen/Betätigen des Ventils 26 insbesondere bei Stillstand des Verbrennungsmotors 2 erreicht wird, dass der Luftmassenstrom abströmen kann und somit keine Pumpengeräusche durch den Verdichter 10 entstehen.

Claims

Ansprüche
1. Antriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (2), dem ein Abgasturbolader (9) mit einer Turbine (11) und einem Verdichter (10) zugeordnet ist, mit einem dem Verbrennungsmotor (2) zugeordneten Abgasnachbehandlungssystem (19), und mit einer Sekundärlufteinrichtung (27) zum bedarfsweisen Einbringen von Frischluft in das
Abgasnachbehandlungssystem (19), dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärlufteinrichtung (27) eine mit dem Abgasturbolader (9)
gekoppelte/koppelbare elektrische Maschine (22) und einen dem Verdichter (10) nachgeschalteten und zu einem Abgaskanal (16) des
Verbrennungsmotors (2) führenden Sekundärluftkanal (25) aufweist.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärluftkanal (25) wenigstens ein Ventil (26) zum Verschließen und Freigeben des Sekundärluftkanals (25) aufweist.
3. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ventil (26) ein Aktuator zu seiner Betätigung zugeordnet ist.
4. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärluftkanal (25) unmittelbar nach dem Verdichter (10) abzweigt.
5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärluftkanal (25) unmittelbar nach dem Verbrennungsmotor (2), insbesondere nach Auslassventilen des
Verbrennungsmotors (2), in einen zu dem oder durch das
Abgasnachbehandlungssystem (19) führenden Abgaskanal (16) mündet.
6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (22) als
Medienspaltmaschine ausgebildet und im Saugkanal des Verdichters (10) angeordnet ist. Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die einen Verbrennungsmotor (2), einen Abgasturbolader (9) mit einer Turbine (11) und mit einem Verdichter (10), ein dem Verbrennungsmotor (2) zugeordnetes Abgasnachbehandlungssystem (19) und eine Sekundärlufteinrichtung (27) aufweist, wobei die
Sekundärlufteinrichtung (27) bei Bedarf angesteuert wird, um Frischluft dem Abgas des Verbrennungsmotors (2) zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ansteuern der Sekundärlufteinrichtung (27) eine mit dem
Abgasturbolader (9) gekoppelte elektrische Maschine (22) zum Antreiben des Abgasturboladers (9) angesteuert und ein Sekundärluftkanal (25)
stromabwärts des Verdichters (10) zu einem Abgaskanal (16) des
Verbrennungsmotors (2) freigegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Sekundärlufteinrichtung (27) in einer Warmlaufphase, insbesondere eines Katalysators (20,21) des Abgasnachbehandlungssystems angesteuert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärlufteinrichtung (27) in einer Abkühlphase angesteuert wird.
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