WO2020108874A1 - Verbrennungskraftmaschine für ein kraftfahrzeug, mit einem in einem ansaugtrakt angeordneten verdichter - Google Patents

Verbrennungskraftmaschine für ein kraftfahrzeug, mit einem in einem ansaugtrakt angeordneten verdichter Download PDF

Info

Publication number
WO2020108874A1
WO2020108874A1 PCT/EP2019/078792 EP2019078792W WO2020108874A1 WO 2020108874 A1 WO2020108874 A1 WO 2020108874A1 EP 2019078792 W EP2019078792 W EP 2019078792W WO 2020108874 A1 WO2020108874 A1 WO 2020108874A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tract
line
exhaust gas
exhaust
intake tract
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2019/078792
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marcus Crocoll
Markus Schilling
Andreas Schober
Frank Otto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of WO2020108874A1 publication Critical patent/WO2020108874A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/16—Control of the pumps by bypassing charging air
    • F02B37/168—Control of the pumps by bypassing charging air into the exhaust conduit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/101—Three-way catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/103—Oxidation catalysts for HC and CO only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/22—Control of additional air supply only, e.g. using by-passes or variable air pump drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/30—Arrangements for supply of additional air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/15—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/65—Constructional details of EGR valves
    • F02M26/71—Multi-way valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/029—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine for a motor vehicle
  • Such an internal combustion engine for a motor vehicle is already known, for example, from DE 10 2017 103 560 A1.
  • the internal combustion engine has an intake tract through which air can flow and at least one combustion chamber which can be supplied with the air flowing through the intake tract.
  • the internal combustion engine comprises an exhaust tract through which exhaust gas from the combustion chamber can flow.
  • the internal combustion engine comprises at least one compressor arranged in the intake tract, by means of which the air flowing through the intake tract can be compressed.
  • DE 100 26 359 B4 discloses an exhaust gas purification system for a spark-ignited, supercharged internal combustion engine.
  • the object of the present invention is to further develop an internal combustion engine of the type mentioned at the outset in such a way that particularly advantageous operation of the internal combustion engine can be achieved in a particularly cost-effective manner.
  • the internal combustion engine has a guide device.
  • a guide device In a first operating state of the guide device, at least part of the air flowing through the intake tract can be branched out of the intake tract by means of the guide device and can be introduced into the exhaust tract bypassing the combustion chamber.
  • the feature that at least the part of the air can be branched off from the intake tract and can be introduced into the exhaust tract bypassing the combustion chamber means that the part which is by means of the
  • Guide device is branched off from the intake tract and consequently the
  • the air diverted from the intake tract is introduced into the exhaust tract without the air diverted from the intake tract and flowing through the guide device flowing through the combustion chamber.
  • Exhaust gas recirculation (external low-pressure EGR) can be implemented.
  • the guide device has at least one of both in the
  • the guide device furthermore comprises a cooler arranged in the line, by means of which at least the cooler to be introduced into the intake tract and the guide device or the line
  • the cooler can at least as Exhaust gas recirculation coolers (EGR coolers) function, by means of which the exhaust gas flowing through the guide device can be cooled before the exhaust gas flows into the intake tract.
  • EGR coolers Exhaust gas recirculation coolers
  • the guide device in particular the management of the guide device, has at least a double function.
  • the line is used to guide the air diverted from the intake tract and to lead it into the exhaust tract.
  • the line is used to get the from the
  • the line directly forms or delimits, for example, at least one channel through which both the branched-off air to be introduced into the exhaust tract and the branched-off exhaust gas to be introduced into the intake tract can flow.
  • the feature that the line directly delimits the channel means that the air flowing through the channel or the exhaust gas flowing through the channel can touch or contact the line directly. Since the guide device, in particular the line, has the double function, both the external exhaust gas recirculation described above and one
  • the air in the intake tract can be realized with only a small number of parts and thus in a cost, weight and space-saving manner.
  • the internal combustion engine is preferably spark-ignited
  • VLE compressor air injection
  • Compressor air injection the air compressed by means of the compressor is branched off from the intake tract and introduced into the exhaust tract, in particular blown in.
  • the external exhaust gas recirculation can be represented advantageously.
  • Sufficiently high temperatures of the exhaust gas tract or of the exhaust gas flowing through the exhaust gas tract, for example, can be achieved, in particular brought about or maintained, by the compressor air injection, whereby a particularly advantageous exhaust gas aftertreatment can be realized.
  • a particle filter arranged in the exhaust gas tract and configured, for example, as a gasoline particulate filter (OPF) can advantageously be heated and thereby regenerated, for example, with the excess of oxygen.
  • OPF gasoline particulate filter
  • a particle filter designed as a gasoline particle filter usually requires the possibility of being able to regenerate the particle filter, which is also simply referred to as a filter, by, for example, burning off soot or soot particles that have or have settled in the filter and thus at least partially remove them from the filter remove.
  • a filter which is also simply referred to as a filter
  • an impermissibly high loading of the filter can be avoided, since such loading would lead to filter clogging or overloading.
  • excessive loading can damage the filter if soot burns up, which can be avoided by regeneration.
  • a critical loading limit is reached relatively quickly, making it suitable
  • Regeneration measures are advantageous.
  • the temperature of the particle filter is particularly relevant.
  • a heating strategy for heating the particle filter is advantageous for heating the COPF (Coated Otto Particle Filter), for example as a coated gasoline particle filter, via its light-off temperature.
  • the heating strategy provides, for example, a combination of retarding the ignition angle and exhaust gas lambda control with compressed air injection when the engine is running rich.
  • the rich engine operation means that the internal combustion engine is substoichiometric and therefore with one
  • Combustion air ratio of less than 1 is operated.
  • Compressor air injection for example, can be set on the filter conditions that would arise from stoichiometric operation in a combustion air ratio of 1.
  • the compressed air injection can, for example, unburned fuel and carbon monoxide in the exhaust system
  • An important boundary condition for a suitable regeneration is the avoidance of undesired emissions.
  • regeneration of the filter without the formation of nitrogen oxides (NOx) should be aimed for. This can be achieved through regeneration through exhaust gas lambda control with compressed air injection
  • stoichiometric engine operation can be guaranteed.
  • the internal combustion engine is operated stoichiometrically, that is to say with a combustion air ratio of 1.
  • a combustion air ratio of 1 By blowing in the compressor air conditions are set on the filter that would result from an over-stoichiometric operation of the internal combustion engine.
  • LP EGR low-pressure exhaust gas recirculation
  • Internal combustion engine can be influenced favorably, especially at full load.
  • the tendency of the internal combustion engine to self-ignite is reduced by the changed material properties and by dilution of the fresh charge.
  • Due to the earlier focus of combustion low exhaust gas temperatures also result, which means, for example, that an exhaust gas turbocharger or any catalytic converters arranged in the exhaust tract can be protected with regard to thermal stress.
  • the enrichment can be reduced or avoided.
  • the use of the ND-EGR can keep the nitrogen oxide emissions low, so that, for example, a catalyst volume and / or noble metal coatings of catalysts can be kept particularly low.
  • the compressor air injection for regeneration of the particulate filter is more in the partial to medium load range, i.e. around 70 percent of full load.
  • low-pressure exhaust gas recirculation is used in higher load ranges, such as 70 to 100 percent of full load. This makes it possible to use one and the same component for different applications, that is, both for the compressor air injection and for the low-pressure exhaust gas recirculation.
  • the methods are not used simultaneously, but successively or one after the other, since the
  • Low-pressure exhaust gas recirculation takes the exhaust gas out of the exhaust tract after the three-way catalytic converter and, for example, introduces it into the intake tract in front of the compressor.
  • the guide device is thus a combination system by means of which both exhaust gas is recirculated and air from the intake tract into the exhaust tract can be initiated. This enables an advantageous regeneration and heating strategy for the particle filter to be implemented by introducing air from the intake tract into the exhaust tract.
  • the same guide device can also be used to implement exhaust gas recirculation, in particular low-pressure exhaust gas recirculation. In other words, the guide device enables two functions to be merged, with the guide device, for example, in real operation by means of the guide device
  • the emissions of a permanent stoichiometric operation or state can be generated, in particular in order to obtain a particularly advantageous emission conversion, even with simultaneous heating or regeneration of the particle filter. Furthermore, a very good one
  • Emission level when displaying high engine outputs can be realized.
  • the weight and complexity of the internal combustion engine can be kept low.
  • the particle filter which is preferably designed as a coated particle filter
  • the particle filter in particular in the form of a coated gasoline particle filter, the particle filter has a coating which is also referred to as an OPF coating.
  • the coating can be carried out in a three-way catalytic converter, SCR catalytic converter, an NSK (NSK - nitrogen oxide storage catalytic converter), or in an oxidation catalytic converter technology and / or in similar technologies.
  • the combustion air ratio of the internal combustion engine takes place, for example, before or after the particle filter or before or after the three-way catalytic converter, in particular to suitable combustion air ratio values, in particular by means of a bypass valve and / or by means of a suitable boost pressure adjustment, in particular in the form of a secondary combustion air ratio control of the exhaust gas prevailing combustion air ratio, in particular in addition to a front catalyst control or control, in particular in the form of a primary combustion air ratio control of the combustion / combustion air ratio.
  • the guide device has, for example, a valve element, in particular a multi-way valve, or a plurality of separate valves.
  • a valve element in particular a multi-way valve, or a plurality of separate valves.
  • the guide device for introducing air from the intake tract into the exhaust tract or for introducing exhaust gas from the exhaust tract into the intake tract.
  • the same assembly can therefore be used as required be used, for example, to introduce air from the intake tract into the exhaust tract under partial to medium load and to recycle exhaust gas in other load ranges, in particular to implement low-pressure exhaust gas recirculation.
  • the exhaust gas is extracted or branched off from the exhaust tract after the three-way catalytic converter, which is also referred to as TWC.
  • TWC three-way catalytic converter
  • the guide device has: a second line fluidly connected or connectable to the line, which at a first point arranged downstream of the compressor, at which at least part of the air can be branched off from the intake tract and introduced into the second line is fluidly connected to the intake tract; and a third line which is fluidly connected or connectable to the line and which is fluidly connected to the intake tract at a second point arranged upstream of the compressor, at which at least part of the exhaust gas can be removed from the third line and introduced into the intake tract.
  • the guide device has a valve element which is between a first switching state in which the second line is fluidly connected to the first line via the valve element and the third line is fluidly separated from the first line by means of the valve element, and a second switching state is switchable, in which the third line is fluidly connected to the first line via the valve element and the second line is fluidly separated from the first line by means of the valve element.
  • Connection point is fluidly connected to the exhaust tract, so that at the
  • the exhaust gas to be introduced into the intake tract can be branched off from the exhaust tract and introduced into the line, and the air branched off from the intake tract can be removed from the line and introduced into the exhaust tract.
  • connection point is arranged upstream of a particle filter arranged in the exhaust tract and / or upstream of a catalytic converter arranged in the exhaust tract, in particular a three-way catalytic converter.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an inventive
  • FIG. 2 shows a flowchart to illustrate a method for
  • the internal combustion engine 10 has a housing 12, also referred to as a cylinder block, through which combustion chambers are formed in the form of cylinders 14 of the internal combustion engine.
  • a housing 12 also referred to as a cylinder block
  • combustion processes take place in the cylinders 14, in the course of which respective fuel-air mixtures are burned. This results in exhaust gas from the internal combustion engine 10.
  • the respective cylinder 14 is supplied with air, in particular fresh air.
  • the respective cylinder 14 is supplied with fuel, in particular liquid fuel.
  • the internal combustion engine 10 is preferably a spark-ignition internal combustion engine, and preferably a gasoline engine.
  • the internal combustion engine 10 has an intake tract 16 through which the aforementioned air can flow, by means of which the air can be guided to and in particular into the cylinders 14 (combustion chambers).
  • the cylinders 14 combustion chambers
  • Internal combustion engine 10 receives one of the exhaust gases from cylinders 14 flow-through exhaust tract 18. Furthermore, the
  • Internal combustion engine 10 has an exhaust gas turbocharger 20 which has a turbine 22 arranged in the exhaust tract 18 and a compressor 24 arranged in the intake tract 16.
  • the turbine 22 can be driven by the exhaust gas flowing through the exhaust tract 18.
  • the compressor 24 can be driven by the turbine 22. By driving the compressor 24, at least some of the air flowing through the intake tract 16 is compressed by means of the compressor 24.
  • a charge air cooler 26 is arranged in the intake tract 16 downstream of the compressor 24, by means of which the compressed and thus heated air can be cooled. Furthermore, a throttle valve 28 is arranged in the intake tract 16 downstream of the charge air cooler 26. By means of the throttle valve 28, for example, an amount of the air to be supplied to the cylinders 14 can be set. Furthermore, in the intake tract 16 upstream of the compressor 24, an air mass meter 30, for example in the form of a hot film air mass meter (HFM), is arranged, by means of which an amount of the air flowing through the intake tract 16 can be detected. In addition, an air filter 32 is arranged in the intake tract 16 upstream of the air mass meter 30, by means of which the air flowing through the intake tract 16 is filtered.
  • HFM hot film air mass meter
  • an exhaust system 34 is arranged, which also as
  • the exhaust system 34 has a first three-way catalytic converter 36, which is also referred to as the first TWC.
  • the first TWC is arranged downstream of the turbine 22.
  • the exhaust system 34 also includes a
  • Exhaust aftertreatment element 38 which is arranged downstream of the first TWC.
  • the exhaust gas aftertreatment element 38 comprises, for example, a particulate filter, in particular a gasoline particulate filter (OPF), and / or a second three-way catalytic converter, which is also referred to as a second TWC.
  • a baffle flap 40 is arranged in the exhaust tract 18 downstream of the exhaust gas aftertreatment element 38, by means of which a flow cross section of the exhaust tract 18 through which the exhaust gas can flow can be adjusted.
  • the stowage flap 40 is used in particular in order to be able to realize a sufficiently large quantity of the exhaust gas which is to be returned to the intake tract 16 and to be introduced into the intake tract 16, in particular in the context of a low-pressure exhaust gas recirculation.
  • the internal combustion engine 10 also has one of the turbine 22
  • bypass line 96 which is located at a first connection point arranged upstream of the turbine 22 and at a downstream point of the turbine 22
  • connection point at least a portion of the exhaust gas flowing through the exhaust tract 18 flows out of the exhaust tract 18 and flows into the bypass line 96.
  • the exhaust gas that has flowed into the bypass line 96 and flows through the bypass power 96 can flow out of the bypass line 96 at the second connection point and flow back into the exhaust tract 18.
  • the bypass line 96
  • Bypass line 96 is arranged a valve 98, by means of which a
  • Bypass line 96 flowing amount of the exhaust gas can be adjusted.
  • the boost pressure of the exhaust gas turbocharger 20 can be adjusted, in particular controlled or regulated.
  • arrows 42 illustrate an air flow flowing through the intake tract 16 and flowing into the cylinders 14.
  • arrows 44 in FIG. 1 illustrate an exhaust gas flow that flows from the cylinders 14 through the exhaust tract 18 and thereby also through the exhaust gas aftertreatment element 38 and in particular through the stowage flap 40.
  • a second throttle valve 46 is arranged in the intake tract 18 upstream of the compressor 24 and downstream of the air mass meter 30, by means of which, for example, a particularly advantageous exhaust gas recirculation, in particular a particularly advantageous low-pressure exhaust gas recirculation, can be implemented.
  • the internal combustion engine 10 has a guide device 48.
  • guide device 48 In a first operating state of the guide device 48, guide device 48 can be branched off at least part of the air flowing through the intake tract 16 from the intake tract 16 and can be introduced into the exhaust tract 18 bypassing the cylinders 14. In a second operating state of the guide device 48, at least part of the exhaust gas flowing through the exhaust tract 18 can also be branched off from the exhaust tract 18 by means of the guide device 48 and can be introduced into the intake tract 16 by bypassing the cylinders 14.
  • the guide device 48 has at least or exactly one first line 50, through which both the exhaust gas to be introduced into the intake tract 16 and the air to be introduced into the exhaust tract 18 can flow.
  • the guide device 48 also includes a cooler 52 arranged in the line 50, which works at least and in particular in the second operating state as an exhaust gas recirculation cooler.
  • Exhaust gas recirculation cooler cools the exhaust gas that is branched off and introduced into the intake tract 16.
  • arrows 54 illustrate a flow of the air that branches off from the intake tract 16 and is guided to and into the exhaust tract 18 by means of the guide device 48.
  • arrows 56 illustrate the exhaust gas which is branched out of the exhaust tract 18 by means of the guide device 48 and directed to and into the intake tract 16.
  • a lambda probe 58 is arranged in the exhaust tract 18 downstream of the first TWC and upstream of the exhaust gas aftertreatment element 38, for example, by means of which an oxygen content of the exhaust gas can be detected.
  • a lambda control can be implemented by means of the lambda probe 58, in the framework of which the combustion air ratio is set, for example, for the respective combustion taking place in the cylinder 14.
  • the guide device 48 also has a second line 60 which is fluidly connected or connectable to the first line 50 and which is fluidly connected to the intake tract 16 at a first point S1 arranged downstream of the compressor 24. As a result, at least the aforementioned part of the air from the intake tract 16 is branched off at the first point S1 and introduced into the second line 60.
  • the guide device 48 also includes a third line 62 fluidly connected or connectable to the first line 50, which is fluidly connected to the intake tract 16 at a second point S2 arranged upstream of the compressor 24. As a result, at least the aforementioned part of the exhaust gas can be removed from the third line 62 at the second point S2 and introduced into the intake tract 16.
  • the guide device 48 also includes a valve element 64, which is designed, for example, as a 3/3-way valve.
  • the valve element 64 is
  • first switching state for example switchable between a first switching state and a second switching state.
  • first switching state the second line 60 is over the Valve element 64 is fluidly connected to first line 50, and in the first switching state, third line 62 is separated from first line 50 by means of valve element 64.
  • second switching state the third line 62 is fluidly connected to the first line 50 via the valve element 64, and in the second switching state the second line 60 is separated from the first line 50 by means of the valve element 64.
  • the first line 50 is fluidly connected to the exhaust tract 18 at a connecting point V, so that the exhaust gas to be introduced into the intake tract 16 can be branched off from the exhaust tract 18 at the connecting point V and introduced into the first line 50.
  • the connection point V is from the intake tract 16
  • branched air can be removed from the first line 50 and introduced into the exhaust tract 18.
  • the connection point V is arranged downstream of the first TWC and upstream of the particle filter and upstream of the second TWC. Since the first point S1 is arranged downstream of the compressor 24, the air which is branched off from the intake tract 16 by means of the guide device 48 and introduced into the exhaust tract 18 can be compressed air by means of the compressor 24. Thus, the compressed air branched off from the intake tract 16 can flow into the upstream of the particle filter
  • Exhaust tract 18 can be initiated. In this way, a compressor air injection can be implemented, so that the particle filter can advantageously be regenerated by means of the compressed air introduced into the exhaust tract 18.
  • FIG. 2 illustrates a method for operating the internal combustion engine 10.
  • FIG. 2 illustrates a functional structure of the compressor air injection.
  • Block 66 illustrates, for example, an operating strategy for performing compressor air injection (VLE).
  • VLE compressor air injection
  • block 66 in particular releases the compressor air injection for the following applications: CO oxidation and cooling of an underbody catalytic converter by injection of compressor air, in particular before the motor vehicle is switched off.
  • the compressor air injection is released and the boost pressure is increased, in particular for the following applications: heating the particle filter with lambda-rich operation and regeneration of the particle filter.
  • a heating strategy for heating the particle filter is released, in particular by means of a retardation of the ignition angle and / or by a combination of retardation of the ignition angle and rich operation, that is to say one substoichiometric operation of the internal combustion engine 10.
  • An arrow 68 for example, illustrates a priority request for a protective function, which is transferred to a block 70.
  • Block 70 illustrates, for example, a diagnosis of the compressor air injection, in particular with regard to one
  • Control value limitation and / or a protective function Control value limitation and / or a protective function.
  • Block 72 illustrates, for example, a precontrol of
  • pilot control Possible variants of the pilot control are, for example
  • Pilot control on the basis of the stationary characteristic map, in particular with regard to load and / or speed, and / or the pilot control on the basis of a pilot control characteristic, in particular depending on the combustion air ratio in the respective cylinder 14.
  • a pressure correction can be connected downstream by taking into account an upstream of the valve element 64 prevailing pressure.
  • Block 78 illustrates an exhaust gas lambda controller for regulating one in the exhaust gas
  • the exhaust gas lambda controller regulates the combustion air ratio (lambda) in the exhaust gas by means of an exhaust gas lambda control, in particular on the basis of a
  • Combustion air ratio which results or is calculated from a measurement, in particular based on a physical model.
  • the following operating principle is conceivable: PI controller, control gains Kp and Ki adjusted depending on the control difference (gain scheduling).
  • An arrow 80 illustrates a regulator portion, and an arrow 82 illustrates a release of the exhaust gas lambda regulator, also simply referred to as regulator.
  • the pilot control component illustrated by arrow 76 and the controller component illustrated by arrow 80 are added at block 84 to a control which is illustrated by an arrow 86 in FIG. 2.
  • An output variable of block 70 illustrated by arrow 88 is, for example, a position of valve element 64, also referred to as a bypass valve, or arrow 88 illustrates the switching state of valve element 64 to be set.
  • block 90 illustrates an engine control
  • arrow 92 illustrates a boost pressure difference and an ignition angle difference, which are transferred from block 66 to block 90.
  • an arrow 94 illustrates prepared variables for an exhaust gas aftertreatment model of the engine control, the processed variables being transferred from block 66 to block 90.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (10), mit einem von Luft durchströmbaren Ansaugtrakt (16), mit einem mit der Luft versorgbaren Brennraum (14), mit einem von Abgas aus dem Brennraum (14) durchströmbaren Abgastrakt (18), mit einem in dem Ansaugtrakt (16) angeordneten Verdichter (24) zum Verdichten der Luft, und mit einer Führungseinrichtung (48), mittels welcher in einem ersten Betriebszustand der Führungseinrichtung (48) zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt (16) durchströmenden Luft aus dem Ansaugtrakt (16) abzweigbar und unter Umgehung des Brennraums (14) in den Abgastrakt (18) einleitbar ist und in einem zweiten Betriebszustand der Führungseinrichtung (48) zumindest ein Teil des den Abgastrakt (18) durchströmenden Abgases aus dem Abgastrakt (18) abzweigbar und in den Ansaugtrakt (16) einleitbar ist, wobei die Führungseinrichtung (48) eine von dem Abgas als auch von der in den Abgastrakt (18) einzuleitenden Luft durchströmbare Leitung (50) und einen in der Leitung (50) angeordneten Kühler (52) aufweist.

Description

Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem in einem Ansaugtrakt angeordneten Verdichter
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug,
insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine solche Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug ist beispielsweise bereits der DE 10 2017 103 560 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Verbrennungskraftmaschine weist einen von Luft durchströmbaren Ansaugtrakt und wenigstens einen Brennraum auf, welcher mit der den Ansaugtrakt durchströmenden Luft versorgbar ist. Außerdem umfasst die Verbrennungskraftmaschine einen Abgastrakt, welcher von Abgas aus dem Brennraum durchströmbar ist. Außerdem umfasst die Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen in dem Ansaugtrakt angeordneten Verdichter, mittels welchem die den Ansaugtrakt durchströmende Luft verdichtet werden kann. Des Weiteren offenbart die DE 100 26 359 B4 eine Abgasreinigungsanlage für eine fremdgezündete, aufgeladene Verbrennungskraftmaschine.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass auf besonders kostengünstige Weise ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen
Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass auf besonders kostengünstige Weise ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine eine Führungseinrichtung aufweist. Mittels der Führungseinrichtung ist in einem ersten Betriebszustand der Führungseinrichtung zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt durchströmenden Luft aus dem Ansaugtrakt abzweigbar und unter Umgehung des Brennraums in den Abgastrakt einleitbar. Unter dem Merkmal, dass zumindest der Teil der Luft aus dem Ansaugtrakt abzweigbar und unter Umgehung des Brennraums in den Abgastrakt einleitbar ist, ist zu verstehen, dass der Teil, welcher mittels der
Führungseinrichtung aus dem Ansaugtrakt abgezweigt wird und demzufolge die
Führungseinrichtung durchströmt, den Brennraum umgeht und somit nicht den
Brennraum durchströmt. Mit anderen Worten wird die aus dem Ansaugtrakt abgezweigte Luft in den Abgastrakt eingeleitet, ohne dass die aus dem Ansaugtrakt abgezweigte und die Führungseinrichtung durchströmende Luft durch den Brennraum strömt.
Mittels der Führungseinrichtung ist außerdem in einem zweiten Betriebszustand der Führungseinrichtung zumindest ein Teil des den Abgastrakt durchströmenden Abgases aus dem Abgastrakt nach der Turbine abzweigbar und in den Ansaugtrakt vor Verdichter einleitbar. Dies bedeutet, dass die Führungseinrichtung zumindest einen Teil des den Abgastrakt durchströmenden Abgases aus dem Abgastrakt abzweigen kann. Der aus dem Abgastrakt abgezweigte Teil strömt durch die Führungseinrichtung und wird mittels der Führungseinrichtung zu dem Ansaugtrakt rückgeführt und in den Ansaugtrakt eingeleitet. Unter dem Merkmal, dass das mittels der Führungseinrichtung aus dem Abgastrakt abzweigbare Abgas in den Ansaugtrakt eingeleitet werden kann
beziehungsweise einleitbar ist, ist zu verstehen, dass das Abgas, welches mittels der Führungseinrichtung aus dem Abgastrakt abgezweigt wird und demzufolge die
Führungseinrichtung durchströmt, in den Ansaugtrakt eingeleitet wird beziehungsweise umgeleitet werden kann, ohne den Brennraum zu durchströmen. Dies bedeutet, dass das Abgas, welches mittels der Führungseinrichtung aus dem Abgastrakt abgezweigt in den Ansaugtrakt eingeleitet wird. Hierdurch kann eine sogenannte externe
Abgasrückführung (externe Niederdruck-AGR ) realisiert werden.
Die Führungseinrichtung weist dabei wenigstens eine sowohl von dem in den
Ansaugtrakt einzuleitenden Abgas als auch von der in den Abgastrakt einzuleitenden Luft durch ström bare Leitung auf. Die Führungseinrichtung umfasst darüber hinaus einen in der Leitung angeordneten Kühler, mittels welchem zumindest das in den Ansaugtrakt einzuleitende und die Führungseinrichtung beziehungsweise die Leitung
durchströmende Abgas gekühlt werden kann. Somit kann der Kühler zumindest als Abgasrückführkühler (AGR-Kühler) fungieren, mittels welchem das die Führungseinrichtung durchströmende Abgas gekühlt werden kann, bevor das Abgas in den Ansaugtrakt einströmt.
Insgesamt ist erkennbar, dass der Führungseinrichtung, insbesondere der Leitung der Führungseinrichtung, zumindest eine Doppelfunktion zukommt. Einerseits wird die Leitung genutzt, um die aus dem Ansaugtrakt abgezweigte Luft zu führen und in den Abgastrakt einzuleiten. Andererseits wird die Leitung genutzt, um das aus dem
Abgastrakt abgezweigte Abgas zu führen und in den Ansaugtrakt einzuleiten.
Die Leitung bildet beziehungsweise begrenzt beispielsweise wenigstens einen Kanal direkt, welcher sowohl von der abgezweigten und in den Abgastrakt einzuleitende Luft als auch von dem abgezweigten und in den Ansaugtrakt einzuleitenden Abgas durchströmbar ist. Unter dem Merkmal, dass die Leitung den Kanal direkt begrenzt, ist zu verstehen, dass die den Kanal durchströmende Luft beziehungsweise das den Kanal durchströmende Abgas die Leitung direkt berühren beziehungsweise kontaktieren kann. Da der Führungseinrichtung, insbesondere der Leitung, die Doppelfunktion zukommt, können sowohl die zuvor beschriebene externe Abgasrückführung als auch eine
Einbringung, insbesondere eine Einblasung, der Luft in den Ansaugtrakt mit einer nur geringen Teileanzahl und somit auf kosten-, gewichts- und bauraumgünstige Weise realisiert werden.
Die Verbrennungskraftmaschine ist vorzugsweise als eine fremdgezündete
Verbrennungskraftmaschine, insbesondere als ein Ottomotor, ausgebildet. Handelt es sich bei der aus dem Ansaugtrakt abzweigbaren und in den Abgastrakt einzuleitenden Luft um mittels des Verdichters verdichtete Luft, so kann mittels der Führungseinrichtung eine sogenannte Verdichterlufteinblasung (VLE) realisiert werden. Im Zuge der
Verdichterlufteinblasung wird die mittels des Verdichters verdichtete Luft aus dem Ansaugtrakt abgezweigt und in den Abgastrakt eingeleitet, insbesondere eingeblasen. Zudem kann die externe Abgasrückführung vorteilhaft dargestellt werden. Durch die Verdichterlufteinblasung können beispielsweise hinreichend hohe Temperaturen des Abgastrakts beziehungsweise des den Abgastrakt durchströmenden Abgases realisiert, insbesondere bewirkt oder beibehalten, werden, wodurch sich eine besonders vorteilhafte Abgasnachbehandlung realisieren lässt. Beispielsweise kann mittels der Verdichterlufteinblasung ein in dem Abgastrakt angeordneter und beispielsweise als Ottopartikelfilter (OPF) ausgebildeter Partikelfilter vorteilhaft erwärmt und dadurch beispielsweise mit dem Sauerstoffüberschuss regeneriert werden. Der Erfindung liegen dabei insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Der Einsatz eines
beispielsweise als Ottopartikelfilter ausgebildeten Partikelfilters erfordert üblicherweise die Möglichkeit, den einfach auch als Filter bezeichneten Partikelfilter geeignet regenerieren zu können, indem beispielsweise Ruß beziehungsweise Rußpartikel, der beziehungsweise die sich in dem Filter abgesetzt hat beziehungsweise haben, abzubrennen und so zumindest zum Teil aus dem Filter zu entfernen. Dadurch kann eine unzulässig hohe Beladung des Filters vermieden werden, da eine solche Beladung zu Filterverstopfung beziehungsweise Überladung führen würde. Außerdem kann eine übermäßige Beladung zu einer Filterbeschädigung bei einem Rußabbrand führen, was durch die Regeneration vermieden werden kann. Bei bestimmten Betriebssituationen ist eine kritische Beladungsgrenze relativ schnell erreicht, sodass geeignete
Regenerationsmaßnahmen vorteilhaft sind. Um die Regenerationsmaßnahmen einsetzen zu können, ist die Temperatur des Partikelfilters besonders relevant. Zum Aufheizen des beispielsweise als beschichteter Ottopartikelfilter (COPF - Coated Otto Particle Filter - beschichteter Ottopartikelfilter) über dessen auch als Light-off- Temperatur bezeichnete Anspringtemperatur ist eine Heizstrategie zum Erwärmen des Partikelfilters vorteilhaft. Die Heizstrategie sieht beispielsweise eine Kombination aus Zündwinkelspätverstellung und Abgas-Lambda-Regelung mit verdichteter Lufteinblasung bei fettem Motorbetrieb vor. Unter dem fetten Motorbetrieb ist zu verstehen, dass die Verbrennungskraftmaschine unterstöchiometrisch und somit mit einem
Verbrennungsluftverhältnis von kleiner als 1 betrieben wird. Durch die
Verdichterlufteinblasung können beispielsweise an dem Filter Bedingungen eingestellt werden, die aus einem stöchiometrischen Betrieb in einem Verbrennungsluftverhältnis von 1 auftreten würden. Durch die verdichtete Lufteinblasung kann beispielsweise unverbrannter Kraftstoff und Kohlenstoffmonoxid, der in dem den Abgastrakt
durchströmenden Abgas aufgrund des unterstöchiometrischen Betriebs enthalten ist, verbrannt werden, insbesondere mit Sauerstoff, der in der Luft enthalten ist, die in den Abgastrakt unter Umgehung des Brennraums eingeleitet wird.
Wichtige Randbedingungen für eine geeignete Regeneration ist die Vermeidung von unerwünschten Emissionen. Insbesondere ist eine Regeneration des Filters ohne die Entstehung von Stickoxiden (NOx) anzustreben. Dies kann durch eine Regeneration durch eine Abgas-Lambda-Regelung mit verdichteter Lufteinblasung bei
stöchiometrischem Motorbetrieb gewährleistet werden. Bei dem stöchiometrischen Motorbetrieb wird die Verbrennungskraftmaschine stöchiometrisch, das heißt mit einem Verbrennungsluftverhältnis von 1 betrieben. Durch die Verdichterlufteinblasung können an dem Filter Bedingungen eingestellt werden, die aus einem überstöchiometrischen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine resultieren würden.
Durch die bekannte Maßnahme der Niederdruck-Abgasrückführung (ND-AGR) kann das Klopf- und Emissionsverhalten der beispielsweise als Ottomotor ausgebildeten
Verbrennungskraftmaschine insbesondere bei Volllast günstig beeinflusst werden. Durch die veränderten Stoffeigenschaften und durch Verdünnung der Frischladung wird die Neigung der Verbrennungskraftmaschine zur Selbstzündung reduziert. In der Folge kann auf eine Spätverstellung des Zündwinkels verzichtet werden, wodurch eine damit einhergehende Wirkungsgradverschlechterung mit Kraftstoffmehrverbrauch vermieden werden kann. Aufgrund der früheren Verbrennungsschwerpunktlage ergeben sich zudem niedrige Abgastemperaturen, wodurch beispielsweise ein Abgasturbolader beziehungsweise im Abgastrakt etwaig angeordnete Katalysatoren im Hinblick auf eine thermische Belastung geschont werden können. Außerdem kann die Anfettung reduziert oder vermieden werden. Gleichzeitig kann die Anwendung der ND-AGR die Stickoxid- Emissionen gering halten, sodass beispielsweise ein Katalysatorvolumen und/oder Edelmetallbeschichtungen von Katalysatoren besonders gering gehalten werden können.
Im Motorenkennfeld liegen die Anwendungsbereiche der beiden Verfahren in
unterschiedlichen Bereichen. Die Verdichterlufteinblasung zur Regeneration des Partikelfilters liegt eher im Teil- bis Mittellastbereich, das heißt bei circa 70 Prozent der Volllast. Die Anwendung der Niederdruck-Abgasrückführung liegen in demgegenüber höheren Lastbereichen wie beispielsweise 70 bis 100 Prozent der Volllast. Dies ermöglicht es, ein und dieselben Bauteile für unterschiedliche Anwendungszwecke, das heißt sowohl für die Verdichterlufteinblasung als auch für die Niederdruck- Abgasrückführung zu nutzen. Die Verfahren werden beispielsweise nicht gleichzeitig, sondern sukzessive beziehungsweise nacheinander angewendet, da sich die
Strömungsrichtung in der Führungseinrichtung je nach Anwendungsfall beziehungsweise Verfahren umkehrt, und da beispielsweise die in den Abgastrakt einzuleitende Luft, insbesondere bei der Verdichterlufteinblasung, nach dem Verdichter entnommen und nach einem beispielsweise in dem Abgastrakt angeordneten Drei-Wege-Katalysator in den Abgastrakt eingeleitet wird. Über dieselbe Rohrführung wird bei der
Niederdruckabgasrückführung das Abgas nach dem Drei-Wege-Katalysator aus dem Abgastrakt entnommen und beispielsweise vor dem Verdichter in den Ansaugtrakt eingeleitet. Die Führungseinrichtung ist somit ein Kombinationssystem, mittels welchem sowohl Abgas rückgeführt als auch Luft aus dem Ansaugtrakt in den Abgastrakt eingeleitet werden kann. Dadurch kann eine vorteilhafte Regeneration und Heizstrategie für den Partikelfilter mittels Einbringen von Luft aus dem Ansaugtrakt in den Abgastrakt realisiert werden. Dieselbe Führungseinrichtung kann ferner zur Realisierung einer Abgasrückführung, insbesondere einer Niederdruck-Abgasrückführung, genutzt werden. Mit anderen Worten ermöglicht die Führungseinrichtung eine Fusion zweier Funktionen, wobei mittels der Führungseinrichtung beispielsweise in einem Realbetrieb der
Verbrennungskraftmaschine die Emissionen eines dauerhaften stöchiometrischen Betriebs beziehungsweise Zustands erzeugt werden können, insbesondere um eine besonders vorteilhafte Emissionskonvertierung zu erhalten, auch bei gleichzeitigem Aufheizen oder Regenerieren des Partikelfilters. Ferner kann ein sehr gutes
Emissionsniveau bei der Darstellung hoher Motor-Leistungen realisiert werden. Durch die Nutzung von Bauteilgruppen für zwei Anwendungen können das Gewicht und die Komplexität der Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden.
Der vorzugsweise als beschichteter Partikelfilter ausgebildete Partikelfilter ist
beispielsweise im Bereich eines Unterbodens oder motornah und somit in einem
Motorraum des Kraftfahrzeugs verbaut. Ist der Partikelfilter als ein beschichteter
Partikelfilter, insbesondere als ein beschichteter Ottopartikelfilter, ausgebildet, so weist der Partikelfilter eine auch als OPF-Beschichtung bezeichnete Beschichtung auf. Die Beschichtung kann in einer Drei-Wege-Katalysator-, SCR-Katalysator-, einer NSK-(NSK - Stickoxid-Speicher-Katalysator), oder in einer Oxidations-Katalysator-Technologie und/oder in ähnlichen Technologien ausgeführt sein. Eine Regelung des
Verbrennungsluftverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine erfolgt beispielsweise vor oder nach dem Partikelfilter beziehungsweise vor oder nach dem Drei-Wege-Katalysator, insbesondere auf geeignete Verbrennungsluftverhältniswerte, insbesondere mittels eines Bypassventils und/oder mittels einer geeigneten Ladedruckanpassung, insbesondere in Form einer Sekundär-Verbrennungsluftverhältnis-Regelung des im Abgas herrschenden Verbrennungsluftverhältnisses, insbesondere zusätzlich zu einer Front-Katalysator- Regelung beziehungsweise -Steuerung, insbesondere in Form einer Primär- Verbrennungsluftverhältnis-Regelung des Verbrennungs-Verbrennungsluftverhältnisses.
Zur Realisierung der Betriebszustände weist die Führungseinrichtung beispielsweise ein insbesondere als Mehrwegeventil ausgebildetes Ventilelement oder aber mehrere separate Ventile auf. Je nach Schaltstellung des Mehrwegeventils beziehungsweise der separaten Ventile ergibt sich ein Betrieb der Führungseinrichtung zur Einbringung von Luft aus dem Ansaugtrakt in den Abgastrakt oder zur Einbringung von Abgas aus dem Abgastrakt in den Ansaugtrakt. Dieselbe Baugruppe kann also je nach Erfordernis genutzt werden, um beispielsweise bei Teil- bis Mittellast Luft aus dem Ansaugtrakt in den Abgastrakt einzubringen und in demgegenüber anderen Lastbereichen Abgas rückzuführen, insbesondere um eine Niederdruck-Abgasrückführung zu realisieren. Hierdurch erfolgt beispielsweise die Entnahme beziehungsweise Abzweigung des Abgases aus dem Abgastrakt nach dem Drei-Wege-Katalysator, welche auch als TWC bezeichnet wird. Gegebenenfalls erfolgt zusätzlich ein leichtes Aufstauen des Abgases in dem Abgastrakt, insbesondere in einem Abgasrohr des Abgastrakts, wobei das Abgas beispielsweise stromauf des Verdichters in den Ansaugtrakt eingeleitet wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Führungseinrichtung aufweist: eine fluidisch mit der Leitung verbundene oder verbindbare zweite Leitung, welche an einer stromab des Verdichters angeordneten ersten Stelle , an welcher zumindest der Teil der Luft aus dem Ansaugtrakt abzweigbar und in die zweite Leitung einleitbar ist, fluidisch mit dem Ansaugtrakt verbunden ist; und eine fluidisch mit der Leitung verbundene oder verbindbare dritte Leitung, welche an einer stromauf des Verdichters angeordneten zweiten Stelle, an welcher zumindest der Teil des Abgases aus der dritten Leitung abführbar und in den Ansaugtrakt einleitbar ist, fluidisch mit dem Ansaugtrakt verbunden ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Führungseinrichtung ein Ventilelement aufweist, welches zwischen einem ersten Schaltzustand, in welchem die zweite Leitung über das Ventilelement fluidisch mit der ersten Leitung verbunden und die dritte Leitung mittels des Ventilelements von der ersten Leitung fluidisch getrennt ist, und einem zweiten Schaltzustand umschaltbar ist, in welchem die dritte Leitung über das Ventilelement fluidisch mit der ersten Leitung verbunden und die zweite Leitung mittels des Ventilelements von der ersten Leitung fluidisch getrennt ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Leitung an einer
Verbindungsstelle fluidisch mit dem Abgastrakt verbunden ist, sodass an der
Verbindungsstelle das in den Ansaugtrakt einzuleitende Abgas aus dem Abgastrakt abzweigbar und in die Leitung einleitbar und die aus dem Ansaugtrakt abgezweigte Luft aus der Leitung abführbar und in den Abgastrakt einleitbar ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Verbindungsstelle stromauf eines in dem Abgastrakt angeordneten Partikelfilters und/oder stromauf eines in dem Abgastrakt angeordneten Katalysators, insbesondere Drei-Wege-Katalysators, angeordnet ist. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug; und
Fig. 2 ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum
Betreiben der Verbrennungskraftmaschine.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen. Dabei ist das Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbar. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ein auch als Zylinderblock bezeichnetes Gehäuse 12 auf, durch welches Brennräume in Form von Zylindern 14 der Verbrennungskraftmaschine gebildet sind. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 laufen in den Zylindern 14 Verbrennungsvorgänge ab, in deren Rahmen jeweilige Kraftstoff-Luft- Gemische verbrannt werden. Dadurch resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10. Um das jeweilige Kraftstoff-Luft-Gemisch zu bilden, wird der jeweilige Zylinder 14 mit Luft, insbesondere Frischluft, versorgt. Außerdem wird der jeweilige Zylinder 14 mit Kraftstoff, insbesondere flüssigem Kraftstoff, versorgt. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist vorzugsweise eine fremdgezündete Verbrennungskraftmaschine und dabei vorzugsweise ein Ottomotor.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist einen von der zuvor genannten Luft durchströmbaren Ansaugtrakt 16 auf, mittels welchem die Luft zu den und insbesondere in die Zylinder 14 (Brennräume) geführt werden kann. Außerdem weist die
Verbrennungskraftmaschine 10 einen von dem Abgas aus den Zylindern 14 durchströmbaren Abgastrakt 18 auf. Des Weiteren umfasst die
Verbrennungskraftmaschine 10 einen Abgasturbolader 20, welcher eine im Abgastrakt 18 angeordnete Turbine 22 und einen in dem Ansaugtrakt 16 angeordneten Verdichter 24 aufweist. Die Turbine 22 ist von dem den Abgastrakt 18 durchströmenden Abgas antreibbar. Der Verdichter 24 ist von der Turbine 22 antreibbar. Durch Antreiben des Verdichters 24 wird zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt 16 durchströmenden Luft mittels des Verdichters 24 verdichtet.
Dabei ist in dem Ansaugtrakt 16 stromab des Verdichters 24 ein Ladeluftkühler 26 angeordnet, mittels welchem die verdichtete und dadurch erwärmte Luft gekühlt werden kann. Des Weiteren ist in dem Ansaugtrakt 16 stromab des Ladeluftkühlers 26 eine Drosselklappe 28 angeordnet. Mittels der Drosselklappe 28 kann beispielsweise eine Menge der den Zylindern 14 zuzuführenden Luft eingestellt werden. Des Weiteren ist in dem Ansaugtrakt 16 stromauf des Verdichters 24 ein beispielsweise als Heißfilm- Luftmassenmesser (HFM) ausgebildeter Luftmassenmesser 30 angeordnet, mittels welchem eine Menge der den Ansaugtrakt 16 durchströmenden Luft erfasst werden kann. Darüber hinaus ist in dem Ansaugtrakt 16 stromauf des Luftmassenmessers 30 ein Luftfilter 32 angeordnet, mittels welchem die den Ansaugtrakt 16 durchströmende Luft gefiltert wird.
In dem Abgastrakt 18 ist eine Abgasanlage 34 angeordnet, welche auch als
Abgasnachbehandlungseinrichtung oder Abgasnachbehandlungssystem bezeichnet wird. Die Abgasanlage 34 weist einen ersten Drei-Wege-Katalysator 36 auf, welcher auch als erster TWC bezeichnet wird. Der erste TWC ist stromab der Turbine 22 angeordnet. Außerdem umfasst die Abgasanlage 34 ein
Abgasnachbehandlungselement 38, welches stromab des ersten TWC angeordnet ist. Das Abgasnachbehandlungselement 38 umfasst beispielsweise einen insbesondere als Ottopartikelfilter (OPF) ausgebildeten Partikelfilter und/oder einen zweiten Drei-Wege- Katalysator, welcher auch als zweiter TWC bezeichnet wird. Des Weiteren ist in dem Abgastrakt 18 stromab des Abgasnachbehandlungselements 38 eine Stauklappe 40 angeordnet, mittels welchem ein von dem Abgas durchströmbarer Strömungsquerschnitt des Abgastrakts 18 eingestellt werden kann. Die Stauklappe 40 wird insbesondere genutzt, um eine hinreichend große, zu dem Ansaugtrakt 16 rückzuführende und in den Ansaugtrakt 16 einzuleitende Menge des Abgases, insbesondere im Rahmen einer Niederdruck-Abgasrückführung, realisieren zu können. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist darüber hinaus eine der Turbine 22
zugeordnete Umgehungsleitung 96 auf, welche an einer stromauf der Turbine 22 angeordneten ersten Verbindungsstelle und an einer stromab der Turbine 22
angeordneten und stromauf des ersten TWC angeordneten zweiten Verbindungsstelle fluidisch mit dem Abgastrakt 18 verbunden ist. Dadurch kann an der ersten
Verbindungsstelle zumindest ein Teil des den Abgastrakt 18 durchströmenden Abgases aus dem Abgastrakt 18 ausströmen und in die Umgehungsleitung 96 einströmen. Das in die Umgehungsleitung 96 eingeströmte und die Umgehungsleistung 96 durchströmende Abgas kann an der zweiten Verbindungsstelle aus der Umgehungsleitung 96 ausströmen und in den Abgastrakt 18 wieder einströmen. Das die Umgehungsleitung 96
durchströmende Abgas umgeht die Turbine 22, sodass die Turbine 22 nicht von dem Abgas angetrieben wird, welches die Umgehungsleitung 96 durchströmt. In der
Umgehungsleitung 96 ist ein Ventil 98 angeordnet, mittels welchem eine die
Umgehungsleitung 96 durchströmende Menge des Abgases eingestellt werden kann. Durch Einstellen der die Umgehungsleitung 96 durchströmenden Menge des Abgases kann beispielsweise der Ladedruck des Abgasturboladers 20 eingestellt, insbesondere gesteuert oder geregelt, werden.
In Fig. 1 veranschaulichen Pfeile 42 eine durch den Ansaugtrakt 16 strömende und in die Zylinder 14 einströmende Luftströmung. Außerdem veranschaulichen in Fig. 1 Pfeile 44 eine Abgasströmung, die von den Zylindern 14 durch den Abgastrakt 18 und dabei auch durch das Abgasnachbehandlungselement 38 und insbesondere durch die Stauklappe 40 strömt. Darüber hinaus ist in dem Ansaugtrakt 18 stromauf des Verdichters 24 und stromab des Luftmassenmessers 30 eine zweite Drosselklappe 46 angeordnet, mittels welcher beispielsweise eine besonders vorteilhafte Abgasrückführung, insbesondere eine besonders vorteilhafte Niederdruck-Abgasrückführung, realisiert werden kann.
Um nun auf besonders kosten-, gewichts- und bauraumgünstige Weise einen besonders vorteilhaften Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 realisieren zu können, weist die Verbrennungskraftmaschine 10 eine Führungseinrichtung 48 auf. Mittels der
Führungseinrichtung 48 ist in einem ersten Betriebszustand der Führungseinrichtung 48 zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt 16 durchströmenden Luft aus dem Ansaugtrakt 16 abzweigbar und unter Umgehung der Zylinder 14 in den Abgastrakt 18 einleitbar. Mittels der Führungseinrichtung 48 ist außerdem in einem zweiten Betriebszustand der Führungseinrichtung 48 zumindest ein Teil des den Abgastrakt 18 durchströmenden Abgases aus dem Abgastrakt 18 abzweigbar und unter Umgehen der Zylinder 14 in den Ansaugtrakt 16 einleitbar. Die Führungseinrichtung 48 weist dabei wenigstens oder genau eine erste Leitung 50 auf, welche sowohl von dem in den Ansaugtrakt 16 einzuleitenden Abgas als auch von der in den Abgastrakt 18 einzuleitenden Luft durchströmbar ist. Die Führungseinrichtung 48 umfasst darüber hinaus einen in der Leitung 50 angeordneten Kühler 52, welcher zumindest und dabei insbesondere in den zweiten Betriebszustand als Abgasrückführkühler arbeitet. Mittels des
Abgasrückführkühlers wird das abgezweigte und in den Ansaugtrakt 16 einzuleitende Abgas gekühlt.
In Fig. 1 veranschaulichen Pfeile 54 eine Strömung der Luft, die aus dem Ansaugtrakt 16 abgezweigt und mittels der Führungseinrichtung 48 zu dem und in den Abgastrakt 18 geführt wird. Außerdem veranschaulichen Pfeile 56 das Abgas, welches mittels der Führungseinrichtung 48 aus dem Abgastrakt 18 abgezweigt und zu dem und in den Ansaugtrakt 16 geleitet wird. Außerdem ist beispielsweise in dem Abgastrakt 18 stromab des ersten TWC und stromauf des Abgasnachbehandlungselements 38 eine Lambda- Sonde 58 angeordnet, mittels welcher beispielsweise ein Sauerstoffgehalt des Abgases erfasst werden kann. Mittels der Lambda-Sonde 58 kann eine Lambda-Regelung realisiert werden, in deren Rahmen beispielsweise für die jeweilige, im Zylinder 14 ablaufende Verbrennung das Verbrennungsluftverhältnis eingestellt wird.
Die Führungseinrichtung 48 weist darüber hinaus eine fluidisch mit der ersten Leitung 50 verbundene oder verbindbare zweite Leitung 60 auf, welche an einer stromab des Verdichters 24 angeordneten ersten Stelle S1 fluidisch mit dem Ansaugtrakt 16 verbunden ist. Dadurch wird an der ersten Stelle S1 zumindest der zuvor genannte Teil der Luft aus dem Ansaugtrakt 16 abgezweigt und in die zweite Leitung 60 eingeleitet.
Der abgezweigte Teil der Luft kann dann aus der Leitung 60 ausströmen und in die Leitung 50 einströmen und wird dann mittels der Leitung 50 zu dem Abgastrakt 18 geführt. Die Führungseinrichtung 48 umfasst darüber hinaus eine fluidisch mit der ersten Leitung 50 verbundene oder verbindbare dritte Leitung 62, welche an einer stromauf des Verdichters 24 angeordneten zweiten Stelle S2 fluidisch mit dem Ansaugtrakt 16 verbunden ist. Dadurch kann an der zweiten Stelle S2 zumindest der zuvor genannte Teil des Abgases aus der dritten Leitung 62 abgeführt und in den Ansaugtrakt 16 eingeleitet werden.
Die Führungseinrichtung 48 umfasst darüber hinaus ein Ventilelement 64, welches beispielsweise als 3/3-Wegeventil ausgebildet ist. Das Ventilelement 64 ist
beispielsweise zwischen einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand umschaltbar. In dem ersten Schaltzustand ist die zweite Leitung 60 über das Ventilelement 64 fluidisch mit der ersten Leitung 50 verbunden, und in dem ersten Schaltzustand ist die dritte Leitung 62 mittels des Ventilelements 64 von der ersten Leitung 50 getrennt. In dem zweiten Schaltzustand ist die dritte Leitung 62 über das Ventilelement 64 fluidisch mit der ersten Leitung 50 verbunden, und in dem zweiten Schaltzustand ist die zweite Leitung 60 mittels des Ventilelements 64 von der ersten Leitung 50 getrennt.
Die erste Leitung 50 ist an einer Verbindungsstelle V fluidisch mit dem Abgastrakt 18 verbunden, sodass an der Verbindungsstelle V das in den Ansaugtrakt 16 einzuleitende Abgas aus dem Abgastrakt 18 abgezweigt und in die erste Leitung 50 eingeleitet werden kann. Außerdem ist an der Verbindungsstelle V die aus dem Ansaugtrakt 16
abgezweigte Luft aus der ersten Leitung 50 abführbar und in den Abgastrakt 18 einleitbar. Die Verbindungsstelle V ist dabei stromab des ersten TWC und stromauf des Partikelfilters sowie stromauf des zweiten TWC angeordnet. Da die erste Stelle S1 stromab des Verdichters 24 angeordnet ist, kann es sich bei der Luft, die mittels der Führungseinrichtung 48 aus dem Ansaugtrakt 16 abgezweigt und in den Abgastrakt 18 eingeleitet wird, um mittels des Verdichters 24 verdichtete Luft. Somit kann die aus dem Ansaugtrakt 16 abgezweigte, verdichtete Luft stromauf des Partikelfilters in den
Abgastrakt 18 eingeleitet werden. Hierdurch kann eine Verdichterlufteinblasung realisiert werden, sodass der Partikelfilter mittels der in den Abgastrakt 18 eingeleiteten, verdichteten Luft vorteilhaft regeneriert werden kann.
Fig. 2 veranschaulicht ein Verfahren zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10. Insbesondere veranschaulicht Fig. 2 eine Funktionsstruktur der Verdichterlufteinblasung. Ein Block 66 veranschaulicht beispielsweise eine Betriebsstrategie zur Durchführung der Verdichterlufteinblasung (VLE). Insbesondere werden bei dem Block 66
Freigabebedingungen geprüft, anhand derer beziehungsweise bei deren Erfülltsein die Verdichterlufteinblasung durchgeführt wird. Insbesondere erfolgt beispielsweise bei dem Block 66 eine Freigabe zur Verdichterlufteinblasung für folgende Anwendungsfälle: CO- Oxidation und Kühlen eines Unterboden-Katalysators durch Verdichterlufteinblasung, insbesondere vor einem Abstellen des Kraftfahrzeugs. Ferner erfolgt beispielsweise bei dem Block 66 eine Freigabe der Verdichterlufteinblasung sowie eine Ladedruck- Erhöhung, insbesondere für folgende Anwendungsfälle: Heizen des Partikelfilters mit Lambda-Fettbetrieb und Regeneration des Partikelfilters. Ferner erfolgt beispielsweise bei dem Block 66 eine Freigabe für eine Heizstrategie zum Beheizen des Partikelfilters, insbesondere durch eine Zündwinkel-Spätverstellung und/oder durch eine Kombination aus Zündwinkel-Spätverstellung und einem Fettbetrieb, das heißt einem unterstöchiometrischen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10. Ein Pfeil 68 veranschaulicht beispielsweise eine vorrangige Anforderung einer Schutzfunktion, welche einem Block 70 übergeben wird. Der Block 70 veranschaulicht beispielsweise eine Diagnose der Verdichterlufteinblasung, insbesondere im Hinblick auf eine
Stellgrößenbeschränkung und/oder eine Schutzfunktion.
Ein Block 72 veranschaulicht beispielsweise eine Vorsteuerung der
Verdichterlufteinblasung, wobei ein Pfeil 74 eine Freigabe der Vorsteuerung
veranschaulicht. Mögliche Varianten der Vorsteuerung sind beispielsweise die
Vorsteuerung auf Basis des stationären Kennfelds, insbesondere hinsichtlich Last und/oder Drehzahl, und/oder die Vorsteuerung auf Basis einer Vorsteuer-Kennlinie, insbesondere abhängig von dem Verbrennungsluftverhältnis in dem jeweiligen Zylinder 14. Nachgeschaltet kann eine Druckkorrektur durch eine Berücksichtigung eines stromauf des Ventilelements 64 herrschenden Drucks erfolgen. Ein Pfeil 76
veranschaulicht einen von der Vorsteuerung bereitgestellten Vorsteuer-Anteil. Ein Block 78 veranschaulicht einen Abgas-Lambda-Regler zum Regeln eines im Abgas
herrschenden Verbrennungsluftverhältnisses beziehungsweise zum Regeln von
Bedingungen, zu denen es bei einem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 mit einem einstellbaren Verbrennungsluftverhältnis kommen würde. Der Abgas-Lambda- Regler regelt das im Abgas herrschende Verbrennungsluftverhältnis (Lambda) durch eine Abgas-Lambda-Regelung, insbesondere auf Basis eines
Verbrennungsluftverhältnisses, welches aus einer Messung resultiert oder berechnet wird, insbesondere auf Basis eines physikalischen Modells. Folgendes Wirkprinzip ist denkbar: PI-Regler, Regelverstärkungen Kp und Ki abhängig von Regeldifferenz angepasst (Gain Scheduling). Ein Pfeil 80 veranschaulicht einen Regler-Anteil, und ein Pfeil 82 veranschaulicht eine Freigabe des einfach auch als Regler bezeichneten Abgas- Lambda-Reglers. Der durch den Pfeil 76 veranschaulichte Vorsteuer-Anteil und der durch den Pfeil 80 veranschaulichte Regler-Anteil werden bei einem Block 84 zu einer Ansteuerung addiert, die in Fig. 2 durch einen Pfeil 86 veranschaulicht ist. Eine durch einen Pfeil 88 veranschaulichte Ausgangsgröße des Blocks 70 ist beispielsweise eine Position des auch als Bypass-Ventil bezeichneten Ventilelements 64 beziehungsweise der Pfeil 88 veranschaulicht den einzustellenden Schaltzustand des Ventilelements 64.
Des Weiteren veranschaulicht ein Block 90 eine Motorsteuerung, und ein Pfeil 92 veranschaulicht eine Ladedruckdifferenz und eine Zündwinkeldifferenz, welche von dem Block 66 an den Block 90 übergeben werden. Schließlich veranschaulicht ein Pfeil 94 aufbereitete Größen für ein Abgasnachbehandlungsmodell der Motorsteuerung, wobei die aufbereiteten Größen von dem Block 66 an den Block 90 übergeben werden.
Bezugszeichenliste
Verbrennungskraftmaschine
Motorgehäuse
Zylinder
An saugtrakt
Abgastrakt
Abgasturbolader
Turbine
Verdichter
Ladeluftkühler
Drosselklappe
Luftmassenmesser
Luftfilter
Abgasnachbehandlungseinrichtung
Drei-Wege-Katalysator
Abgasnachbehandlungselement
Stauklappe
Pfeil
Pfeil
Drosselklappe
Führungseinrichtung
erste Leitung
Kühler
Pfeil
Pfeil
Lambda-Sonde
zweite Leitung
dritte Leitung
Ventilelement
Block Pfeil
Block
Block
Pfeil
Pfeil
Block
Pfeil
Pfeil
Block
Pfeil
Pfeil
Block
Pfeil
Pfeil
Umgehungsleitung
Ventil

Claims

Patentansprüche
1. Verbrennungskraftmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem von Luft
durchströmbaren Ansaugtrakt (16), mit wenigstens einem mit der den Ansaugtrakt (16) durchströmenden Luft versorgbaren Brennraum (14), mit einem von Abgas aus dem Brennraum (14) durchströmbaren Abgastrakt (18), und mit wenigstens einem in dem Ansaugtrakt (16) angeordneten Verdichter (24) zum Verdichten der den Ansaugtrakt (16) durchströmenden Luft,
gekennzeichnet durch
eine Führungseinrichtung (48), mittels welcher in einem ersten Betriebszustand der Führungseinrichtung (48) zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt (16)
durchströmenden Luft aus dem Ansaugtrakt (16) abzweigbar und unter Umgehung des Brennraums (14) in den Abgastrakt (18) einleitbar ist und in einem zweiten Betriebszustand der Führungseinrichtung (48) zumindest ein Teil des den
Abgastrakt (18) durchströmenden Abgases aus dem Abgastrakt (18) abzweigbar und in den Ansaugtrakt (16) einleitbar ist, wobei die Führungseinrichtung (48) wenigstens eine sowohl von dem in den Ansaugtrakt (16) einzuleitenden Abgas als auch von der in den Abgastrakt (18) einzuleitenden Luft durch ström bare Leitung (50) und einen in der Leitung (50) angeordneten Kühler (52) zum Kühlen des in den Ansaugtrakt (16) einzuleitenden Abgases aufweist.
2. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Führungseinrichtung (48) aufweist:
- eine fluidisch mit der Leitung (50) verbundene oder verbindbare zweite Leitung (60), welche an einer stromab des Verdichters (24) angeordneten ersten Stelle (S1 ), an welcher zumindest der Teil der Luft aus dem Ansaugtrakt (16) abzweigbar und in die zweite Leitung (60) einleitbar ist, fluidisch mit dem Ansaugtrakt (16) verbunden ist; und
- eine fluidisch mit der Leitung (50) verbundene oder verbindbare dritte Leitung (62), welche an einer stromauf des Verdichters (24) angeordneten zweiten Stelle (S2), an welcher zumindest der Teil des Abgases aus der dritten Leitung (62) abführbar und in den Ansaugtrakt (16) einleitbar ist, fluidisch mit dem Ansaugtrakt (16) verbunden ist.
3. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Führungseinrichtung (48) ein Ventilelement (64) aufweist, welches zwischen einem ersten Schaltzustand, in welchem die zweite Leitung (60) über das
Ventilelement (64) fluidisch mit der ersten Leitung (50) verbunden und die dritte Leitung (62) mittels des Ventilelements (64) von der ersten Leitung (50) fluidisch getrennt ist, und einem zweiten Schaltzustand umschaltbar ist, in welchem die dritte Leitung (62) über das Ventilelement (64) fluidisch mit der ersten Leitung (50) verbunden und die zweite Leitung (60) mittels des Ventilelements (64) von der ersten Leitung (50) fluidisch getrennt ist.
4. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitung (50) an einer Verbindungsstelle (V) fluidisch mit dem Abgastrakt (18) verbunden ist, sodass an der Verbindungsstelle (V) das in den Ansaugtrakt (16) einzuleitende Abgas aus dem Abgastrakt (18) abzweigbar und in die Leitung (50) einleitbar und die aus dem Ansaugtrakt (16) abgezweigte Luft aus der Leitung (50) abführbar und in den Abgastrakt (18) einleitbar ist.
5. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindungsstelle (V) stromauf eines in dem Abgastrakt (18) angeordneten Partikelfilters (38) und/oder stromauf eines in dem Abgastrakt (18) angeordneten Katalysators (38), insbesondere Drei-Wege-Katalysators (38), angeordnet ist.
PCT/EP2019/078792 2018-11-29 2019-10-23 Verbrennungskraftmaschine für ein kraftfahrzeug, mit einem in einem ansaugtrakt angeordneten verdichter Ceased WO2020108874A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018009396.5A DE102018009396A1 (de) 2018-11-29 2018-11-29 Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem in einem Ansaugtrakt angeordneten Verdichter
DE102018009396.5 2018-11-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020108874A1 true WO2020108874A1 (de) 2020-06-04

Family

ID=68392966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/078792 Ceased WO2020108874A1 (de) 2018-11-29 2019-10-23 Verbrennungskraftmaschine für ein kraftfahrzeug, mit einem in einem ansaugtrakt angeordneten verdichter

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018009396A1 (de)
WO (1) WO2020108874A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10026359B4 (de) 2000-05-27 2010-10-14 Volkswagen Ag Abgasreinigungsanlage für eine fremdgezündete, aufgeladene Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zum Betrieb derselben
DE102015223495A1 (de) * 2015-11-26 2017-06-01 Volkswagen Aktiengesellschaft Aufladbare Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer aufladbaren Brennkraftmaschine
WO2018127401A1 (en) * 2017-01-05 2018-07-12 Jaguar Land Rover Limited Exhaust aftertreatment temperature control apparatus and method
DE102017103560A1 (de) 2017-02-21 2018-08-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Verbrennungsmotor und Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgaskanal eines Verbrennungsmotors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10026359B4 (de) 2000-05-27 2010-10-14 Volkswagen Ag Abgasreinigungsanlage für eine fremdgezündete, aufgeladene Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zum Betrieb derselben
DE102015223495A1 (de) * 2015-11-26 2017-06-01 Volkswagen Aktiengesellschaft Aufladbare Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer aufladbaren Brennkraftmaschine
WO2018127401A1 (en) * 2017-01-05 2018-07-12 Jaguar Land Rover Limited Exhaust aftertreatment temperature control apparatus and method
DE102017103560A1 (de) 2017-02-21 2018-08-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Verbrennungsmotor und Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgaskanal eines Verbrennungsmotors

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018009396A1 (de) 2020-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2206899B1 (de) Verfahren zur Nachbehandlung eines Abgasstroms einer mehrzylindrigen Brennkkraftmaschine eines Fahrzeuges sowie Abgasnachbehandlungsvorrichtung
DE102015108223B4 (de) AGR-System mit Partikelfilter und Wastegate
DE102014118813A1 (de) AGR-System mit Partikelfilter für Ottomotor
DE9421145U1 (de) Dieselbrennkraftmaschine mit in einer Abgasrückführleitung angeordnetem Wärmetauscher für die Abgaskühlung
EP3298257B1 (de) Agr-system mit partikelfilter und wastegate
DE102009004418A1 (de) Verfahren zur Nachbehandlung eines Abgasstroms einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges sowie Abgasnachbehandlungsvorrichtung
WO2010052055A1 (de) Brennkraftmaschine mit turbolader und oxidationskatalysator
DE202017105126U1 (de) Abgasleitsystem
DE102014214588A1 (de) Abgassystem und Kraftfahrzeug
EP2154355B1 (de) Aufgeladene Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung
DE102015108224A1 (de) AGR-System mit Partikelfilter für Ottomotor
DE102017103560A1 (de) Verbrennungsmotor und Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgaskanal eines Verbrennungsmotors
DE102018009400A1 (de) Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit einem in einem Abgastrakt angeordneten Brenner, sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine
DE102019005155A1 (de) Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine
DE102009021114A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine
DE102016014767A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, sowie Verbrennungskraftmaschine
DE102018205768B3 (de) Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage
DE102009028998A1 (de) Antriebsvorrichtung sowie Verfahren zum Betreiben
DE102015217394A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines Partikelfilters und Kraftfahrzeug
WO2020108874A1 (de) Verbrennungskraftmaschine für ein kraftfahrzeug, mit einem in einem ansaugtrakt angeordneten verdichter
DE102004048135B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines im Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
EP1662106B1 (de) Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine
DE102016015357A1 (de) Drosseleinrichtung für einen Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine
WO2021047853A1 (de) Abgasanlage für eine verbrennungskraftmaschine eines kraftfahrzeugs, antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug sowie kraftfahrzeug
DE102017204772B4 (de) Niederdruck-Abgasrückführungssystem

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19795500

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19795500

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1