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DE102019005155A1 - Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine Download PDF

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DE102019005155A1
DE102019005155A1 DE102019005155.6A DE102019005155A DE102019005155A1 DE 102019005155 A1 DE102019005155 A1 DE 102019005155A1 DE 102019005155 A DE102019005155 A DE 102019005155A DE 102019005155 A1 DE102019005155 A1 DE 102019005155A1
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DE
Germany
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air
tract
compressor
combustion engine
internal combustion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102019005155.6A
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English (en)
Inventor
Marcus Crocoll
Markus Schilling
Andreas Schober
Joerg Miroll
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.)
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (10), mit einem Verbrennungsmotor (10), welcher einen Brennraum (20) aufweist, mit einem von Luft durchströmbaren Einlasstrakt (22), mit einem in dem Einlasstrakt (22) angeordneten Verdichter (30) zum Verdichten der Luft, mit einem von Abgas durchströmbaren Abgastrakt (40), in welchem ein Drei-Wege-Katalysator (42) und ein Partikelfilter (46) angeordnet sind, und mit einer mit zumindest einem Teil der mittels des Verdichters (30) verdichteten Luft versorgbaren Luftführungseinrichtung (50), mittels welcher die die Luftführungseinrichtung (50) durchströmende, verdichtete Luft zumindest teilweise an wenigstens einer stromauf des Partikelfilters (46) und stromab des Drei-Wege-Katalysators (42) angeordneten Einleitstelle (E1) in den Abgastrakt (40) einleitbar ist, Es ist eine stromauf der Einleitstelle (E1), stromauf des Drei-Wege-Katalysators (42) und stromauf des Partikelfilters (46) angeordnete zweite Einleitstelle (E2) vorgesehen, an welcher mittels der Luftführungseinrichtung (50) die die Luftführungseinrichtung (50) durchströmende Luft zumindest teilweise in den Abgastrakt (40) einleitbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 10.
  • Die DE 100 62 377 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Beheizen eines in einem Abgastrakt angeordneten Abgaskatalysators für eine aufgeladene Brennkraftmaschine. Der DE 10 2016 211 274 A1 ist ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors mit einem Abgaskanal als bekannt zu entnehmen.
  • Aus der DE 10 2016 204 691 A1 ist eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors mit einem Ansaugkanal und einem Abgaskanal bekannt. Die DE 10 2016 202 799 A1 offenbart ein Verfahren zur Schadstoffreduktion im Abgas einer Brennkraftmaschine.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, sodass ein besonders emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auf besonders einfache Weise realisiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Das Kraftfahrzeug ist dabei beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet. Ferner ist es denkbar, dass das Kraftfahrzeug als ein Nutzfahrzeug ausgebildet ist. Die Verbrennungskraftmaschine weist einen fremdgezündeten Verbrennungsmotor auf, welcher beispielsweise als ein Ottomotor ausgebildet sein kann. Der Verbrennungsmotor weist wenigstens einen Brennraum auf, welche beispielsweise teilweise durch einen Zylinder und teilweise durch einen translatorisch bewegbar in dem Zylinder angeordneten Kolben begrenzt sein kann. Die Verbrennungskraftmaschine weist des Weiteren einen von Luft durchströmbaren und auch als Ansaugtrakt bezeichneten Einlasstrakt auf, mittels welchem die den Einlasstrakt durchströmende Luft in den Brennraum einleitbar ist beziehungsweise eingeleitet wird. Hierdurch wird der Brennraum mit der Luft versorgt. In einem befeuerten Betrieb des Verbrennungsmotors wird der Brennraum außerdem mit einem Kraftstoff, insbesondere mit einem flüssigen Kraftstoff, versorgt, sodass in dem Brennraum innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels des Verbrennungsmotors ein einfach auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet wird. Das Gemisch umfasst die Luft, die mittels des Einlasstrakts in den Brennraum eingeleitet wird. Außerdem umfasst das Gemisch den vorzugsweise flüssigen Kraftstoff, welcher beispielsweise ein Ottokraftstoff, insbesondere Benzin, sein kann. Unter dem Merkmal, dass der Verbrennungsmotor als ein fremdgezündeter Verbrennungsmotor ausgebildet ist, ist insbesondere zu verstehen, dass innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels das Gemisch in dem Brennraum durch Fremdzündung und somit beispielsweise mittels einer Fremdzündeinrichtung gezündet wird. Die Fremdzündeinrichtung ist beispielsweise eine Zündkerze und/oder stellt wenigstens einen Zündfunken innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels bereit, sodass das Gemisch mittels des Zündfunkens gezündet wird. Infolge der Zündung des Gemisches wird das Gemisch verbrannt, woraus Abgas der Verbrennungskraftmaschine resultiert.
  • Dabei weist die Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen in dem Einlasstrakt angeordneten Verdichter auf, mittels welchem die den Einlasstrakt durchströmende und dem Brennraum zuzuführende Luft zu verdichten ist beziehungsweise verdichtet wird. Außerdem weist die Verbrennungskraftmaschine einen von dem Abgas aus dem Brennraum durchströmbaren Abgastrakt auf, in welchem ein auch als TWC bezeichneter Drei-Wege-Katalysator und wenigstens ein Partikelfilter, insbesondere Ottopartikelfilter (OPF), angeordnet sind. Dabei ist der Partikelfilter in Strömungsrichtung des den Abgastrakt durchströmenden Abgases stromab des Drei-Wege-Katalysators angeordnet. Mittels des Drei-Wege-Katalysators kann das Abgas nachbehandelt werden. Mittels des Partikelfilters können beispielsweise sich etwaig im Abgas befindende Partikel, insbesondere Rußpartikel, aus dem Abgas gefiltert werden. Der Drei-Wege-Katalysator ist von dem Abgas durchströmbar und wird beispielsweise - wie allgemein üblich und aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt - beispielsweise dazu verwendet, um im Abgas etwaig enthaltene Kohlenmonoxide (CO) zu oxidieren und um im Abgas etwaig enthaltene, unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) zu oxidieren. Ferner wird beispielsweise der Drei-Wege-Katalysator genutzt, um in Abgas etwaig enthaltene Stickoxide, insbesondere Stickstoffmonoxid (NO), zu reduzieren. Hierzu wird beispielsweise von den Stickoxiden, insbesondere von dem Stickstoffmonoxid, Sauerstoff abgetrennt, welcher zum Oxidieren von Kohlenmonoxiden verwendet wird.
  • Vorzugsweise ist der Partikelfilter, insbesondere in Strömungsrichtung des den Abgastrakt durchströmenden Abgases, von dem einfach auch als Kat oder Katalysator bezeichneten, Drei-Wege-Katalysator beabstandet. Alternativ oder zusätzlich sind der Partikelfilter und der Drei-Wege-Katalysator baulich voneinander getrennt und dabei beispielsweise in separaten, voneinander beabstandeten und jeweiligen, eigenen Gehäuse angeordnet.
  • Die Verbrennungskraftmaschine weist darüber hinaus eine Luftführungseinrichtung auf, welche beispielsweise fluidisch mit dem Einlasstrakt verbunden ist. Die Luftführungseinrichtung ist mit zumindest einem Teil der mittels des Verdichters verdichteten und beispielsweise den Einlasstrakt durchströmenden Luft versorgbar, wodurch die Luftführungseinrichtung zumindest von dem Teil der mittels des Verdichters verdichteten Luft durchströmbar ist. Mittels der Luftführungseinrichtung ist beziehungsweise wird die die Luftführungseinrichtung durchströmende, verdichtete Luft, mit welcher die Luftführungseinrichtung versorgbar ist beziehungsweise versorgt wird oder wurde, zumindest teilweise an wenigstens einer stromauf des Partikelfilters und stromab des Drei-Wege-Katalysators angeordneten Einleitstelle in den Abgastrakt einleitbar beziehungsweise eingeleitet, wodurch beispielsweise die die Luftführungseinrichtung durchströmende, verdichtete Luft in das den Abgastrakt durchströmende Abgas einleitbar ist beziehungsweise eingeleitet wird. Hierzu ist beispielsweise die Luftführungseinrichtung an der Einleitstelle fluidisch mit dem Abgastrakt verbunden.
  • Im Rahmen der Erfindung ist beispielsweise unter dem Merkmal, dass beispielsweise ein erstes Bauelement fluidisch mit einem zweiten Bauelement verbunden ist, zu verstehen, dass beispielsweise ein Fluid, insbesondere ein Gas, aus dem ersten Bauteil in das zweite Bauteil und/oder umgekehrt eingeleitet werden kann. Hierzu muss nicht notwendigerweise permanent eine fluidische Verbindung zwischen den Bauteilen bestehen, sondern es kann beispielsweise eine Einrichtung vorgesehen sein, mittels welcher die oder eine fluidische Verbindung zwischen den Bauteilen zumindest vorübergehend herstellbar und zumindest vorübergehend unterbrechbar beziehungsweise trennbar ist. Dabei sind die Bauteile jedoch derart miteinander gekoppelt, dass sie fluidisch miteinander verbunden sind, mithin dass das zuvor genannte Fluid aus dem ersten Bauteil in das zweite Bauteil und/oder umgekehrt geleitet werden kann.
  • Um nun auf besonders einfache und insbesondere bauraum-, kosten- und gewichtsgünstige Weise einen besonders emissionsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere der Abgastrakt, wenigstens eine zweite Einleitstelle aufweist, welche in Strömungsrichtung des den Abgastrakt durchströmenden Abgases stromauf der ersten Einleitstelle, stromauf des Drei-Wege-Katalysators und stromauf des Partikelfilters und vorzugsweise stromab des Brennraums beziehungsweise stromab aller Brennräume der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. An der zweiten Einleitstelle ist mittels der Luftführungseinrichtung, die beispielsweise zumindest an der zweiten Einleitstelle fluidisch mit dem Abgastrakt verbunden sein kann, die die Luftführungseinrichtung durchströmende und mittels des Verdichters verdichtete Luft zumindest teilweise in den Abgastrakt einleitbar. Die Luftführungseinrichtung ist somit dazu ausgebildet, die mittels des Verdichters verdichtete Luft aus dem Einlasstrakt zumindest teilweise zu dem Abgastrakt zu führen und dabei an der ersten Einleitstelle und an der zweiten Einleitstelle in den Abgastrakt einzuleiten. Dabei ist es denkbar, dass mittels der Luftführungseinrichtung die die Luftführungseinrichtung durchströmende, verdichtete Luft zu einem ersten Teil an der ersten Einleitstelle und gleichzeitig zu einem zweiten Teil an der zweiten Einleitstelle in den Abgastrakt eingeleitet wird, wobei der erste Teil und der zweite Teil gleich oder voneinander unterschiedlich sein können. Ferner ist es denkbar, dass mittels der Luftführungseinrichtung die verdichtete Luft aus dem Einlasstrakt zumindest teilweise an der ersten Einleitstelle in den Abgastrakt eingeleitet wird, während ein mittels der Luftführungseinrichtung bewirktes Einleiten von verdichteter Luft aus dem Einlasstrakt an der zweiten Einleitstelle in den Abgastrakt unterbleibt. Ferner ist es denkbar, dass mittels der Luftführungseinrichtung die verdichtete Luft aus dem Einlasstrakt zumindest teilweise an der zweiten Einleitstelle in den Abgastrakt eingeleitet wird, während ein durch die Luftführungseinrichtung bewirktes Einleiten von verdichteter Luft aus dem Einlasstrakt an der ersten Einleitstelle in den Abgastrakt unterbleibt. Insbesondere kann mittels der Luftführungseinrichtung zumindest der Teil der verdichteten Luft unter Umgehung des Verbrennungsmotors und somit unter Umgehung des Brennraums oder aller Brennräume des Verbrennungsmotors in den Abgastrakt an der jeweiligen Einleitstelle eingeleitet werden. Dies bedeutet, dass die die Luftführungseinrichtung durchströmende Luft den Verbrennungsmotor, insbesondere den Brennraum des Verbrennungsmotors oder alle Brennräume des Verbrennungsmotors, umgeht und somit nicht durch den Brennraum beziehungsweise durch die Brennräume des Verbrennungsmotors strömt. Dadurch können stromauf des Partikelfilters und stromab des Drei-Wege-Katalysators sowie stromauf des Drei-Wege-Katalysators besonders bedarfsgerecht und vorzugsweise voneinander unterschiedliche, im Abgastrakt herrschende Bedingungen eingestellt werden, insbesondere im Hinblick auf eine Zusammensetzung des Abgases beziehungsweise im Hinblick auf im Abgas enthaltene Bestandteile oder Stoffe wie beispielsweise Sauerstoff.
  • Da die die Luftführungseinrichtung durchströmende Luft den Verbrennungsmotor umgeht, kann mittels der Luftführungseinrichtung eine sogenannte Sekundärlufteinblasung realisiert werden, in deren Rahmen den Verbrennungsmotor umgehende Luft aus dem Einlasstrakt in den Abgastrakt an der jeweiligen Einleitstelle eingeleitet, insbesondere eingeblasen, wird. Da die Luft, welche mittels der Luftführungseinrichtung an der jeweiligen Einleitstelle in den Abgastrakt eingeleitet wird, mittels des Verdichters verdichtet ist beziehungsweise wurde, wird die Sekundärlufteinblasung auch als Verdichterlufteinblasung (VLE) bezeichnet. Dies bedeutet, dass für die Sekundärlufteinblasung nicht etwa eine zusätzlich zu dem Verdichter vorgesehene Luftpumpe verwendet wird, sondern der Verdichter wird genutzt, um Luft für die Sekundärlufteinblasung zu fördern und insbesondere zu verdichten. Mit anderen Worten kommt dem Verdichter zumindest eine Doppelfunktion zu. Zum einen wird der Verdichter genutzt, um den Brennraum des Verbrennungsmotors mit verdichteter Luft zu versorgen, das heißt um die den Einlasstrakt durchströmende Luft zu verdichten. Zum anderen wird der Verdichter genutzt, um den Verbrennungsmotor umgehende Luft zu fördern und an der jeweiligen Einleitstelle in den Abgastrakt einzuleiten, insbesondere einzublasen.
  • Da darüber hinaus erfindungsgemäß die in Strömungsrichtung des den Abgastrakt durchströmenden Abgases voneinander beabstandeten Einleitstellen vorgesehen sind, wobei die zweite Einleitstelle stromauf der ersten Einleitstelle und stromauf des Drei-Wege-Katalysators angeordnet ist, können beispielsweise stromauf des Partikelfilters und stromab des Drei-Wege-Katalysators erste, im Abgastrakt herrschende Bedingungen realisiert oder eingestellt werden, ohne beispielsweise stromauf des Drei-Wege-Katalysators erste, im Abgastrakt herrschende Bedingungen zu beeinflussen oder wobei stromauf des Drei-Wege-Katalysators zweite, im Abgastrakt herrschende Bedingungen eingestellt werden können, wobei die zweiten Bedingungen von den ersten Bedingungen unterschiedlich sein können. Insbesondere beziehen sich die Bedingungen auf eine Zusammensetzung des Abgases und insbesondere auf einen Sauerstoffgehalt oder eine Sauerstoffkonzentration des Abgases, sodass beispielsweise stromauf des Partikelfilters und stromab des Drei-Wege-Katalysators ein erster Sauerstoffgehalt im Abgas und stromauf des Drei-Wege-Katalysators ein von dem ersten Sauerstoffgehalt unterschiedlicher zweiter Sauerstoffgehalt im Abgas eingestellt werden kann. Dadurch kann beispielsweise einerseits realisiert werden, dass das Abgas mittels des Drei-Wege-Katalysators besonders vorteilhaft nachbehandelt wird. Andererseits kann beispielsweise eine Regeneration des Partikelfilters besonders vorteilhaft durchgeführt beziehungsweise bewirkt werden. Unter der Regeneration des Partikelfilters ist zu verstehen, dass Partikel, insbesondere Rußpartikel, die mittels des Partikelfilters aus dem Abgas gefiltert wurden und sich somit in dem Partikelfilter oder an dem Partikelfilter abgelagert haben, abgebrannt und hierdurch zumindest teilweise aus dem Partikelfilter entfernt werden. Hierdurch kann eine übermäßige, auch als Rußbeladung bezeichnete Beladung des Partikelfilters vermieden werden, wodurch ein übermäßiger, durch den Partikelfilter bewirkter Strömungswiderstand für das Abgas vermieden werden kann.
  • Außerdem ist es beispielsweise möglich, insbesondere durch Einleiten der Luft an der zweiten Einleitstelle, den Drei-Wege-Katalysator besonders vorteilhaft aufwärmen und somit aufheizen zu können, was auch als Katalysatorheizen bezeichnet wird und insbesondere bei oder nach einem Kalt-Start des Verbrennungsmotors vorteilhaft ist. Ferner kann insbesondere durch Einleiten der Luft an der ersten Einleitstelle der Partikelfilter besonders bedarfsgerecht und vorteilhaft erwärmt beziehungsweise beheizt werden, um beispielsweise in der Folge eine vorteilhafte Regeneration des Partikelfilters zu bewirken. Das Erwärmen des Partikelfilters wird auch als Heizstrategie beziehungsweise Aufheizung bezeichnet. Mit anderen Worten ist es möglich, durch Verwendung der Luftführungseinrichtung und der wenigstens zwei Einleitstellen eine besonders vorteilhafte Heizstrategie zum Erwärmen des Partikelfilters sowie eine besonders vorteilhafte Heizstrategie zum Erwärmen des Katalysators durchführen zu können.
  • Der Drei-Wege-Katalysator und/oder der Partikelfilter kann beispielsweise dadurch besonders vorteilhaft erwärmt werden, dass im Abgas etwaig enthaltene, unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC) mit der Luft, die an der ersten Einleitstelle und/oder an der zweiten Einleitstelle in den Abgastrakt eingeleitet wird beziehungsweise wurde, in oder an dem Drei-Wege-Katalysator und/oder in oder an dem Partikelfilter verbrannt wird. Dadurch wird Wärme freigesetzt, wodurch das Abgas beziehungsweise der Drei-Wege-Katalysator und/oder der Partikelfilter erwärmt wird. Hierdurch kann beispielsweise der Drei-Wege-Katalysator besonders schnell auf oder über seine auch als Light-off-Temperatur bezeichnete Anspringtemperatur gebracht werden, ab welcher der Drei-Wege-Katalysator das Abgas besonders vorteilhaft nachbehandeln kann. Ferner kann hierdurch der Partikelfilter derart erwärmt werden, dass ein Abbrand von in dem Partikelfilter aufgenommenen Partikeln, insbesondere Rußpartikeln, bewirkt wird.
  • Der Erfindung liegen dabei insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Wird in einem auch als Abgasanlage bezeichneten Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine ein beispielsweise als Ottopartikelfilter ausgebildeter Partikelfilter eingesetzt, so besteht üblicherweise der Wunsch, den einfach auch als Filter bezeichneten Partikelfilter geeignet regenerieren und hierdurch Partikel beziehungsweise Ruß, die beziehungsweise der sich in dem Filter abgesetzt haben beziehungsweise hat, abzubrennen und somit zumindest teilweise aus dem Filter zu entfernen. Hierdurch kann eine unzulässig hohe Beladung des Filters vermieden werden, wodurch eine unerwünschte Verstopfung vermieden werden kann. Außerdem kann hierdurch eine Beschädigung des Filters bei der Regeneration vermieden werden. Bei bestimmten Betriebssituationen ist eine kritische Beladung oder Beladungsgrenze des Partikelfilters relativ schnell erreicht, sodass geeignete Regenerationsmaßnahmen zur Regeneration des Partikelfilters wünschenswert sind. Solche geeignete Regenerationsmaßnahmen können bei der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine realisiert werden.
  • Für die oder eine Regeneration des Partikelfilters ist dessen Temperatur entscheidend. Um den Partikelfilter aufzuheizen und dadurch beispielsweise über dessen auch als Lightoff-Temperatur bezeichnete Anspringtemperatur zu bringen, wird eine geeignete, auch als Partikelfilter-Heizstrategie bezeichnete Heizstrategie eingesetzt. Durch die Heizstrategie wird der Partikelfilter erwärmt, insbesondere derart, dass eine oder die Regeneration des Partikelfilters bewirkt wird. Die Heizstrategie umfasst beispielsweise eine Zündwinkelspätverstellung, sodass ein Zündzeitpunkt oder der Zündwinkel des Verbrennungsmotors nach spät verstellt wird. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Partikelfilter-Heizstrategie eine sogenannte Abgas-Lambda-Regelung, insbesondere in Kombination mit dem Einleiten von Luft aus dem Abgastrakt, insbesondere an der ersten Einleitstelle. Die Abgas-Lambda-Regelung sieht beispielsweise vor, dass der Verbrennungsmotor an sich unterstöchiometrisch, das heißt mit A < 1 betrieben wird. Dies bedeutet, dass der Verbrennungsmotor an sich mit einem unterstöchiometrischen Gemisch betrieben wird. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist das zuvor genannte Gemisch unterstöchiometrisch und somit fett, sodass es beispielsweise zunächst in dem Abgastrakt stromauf der zweiten Einleitstelle zu dem Abgastrakt herrschenden Bedingungen, das heißt beispielsweise zu Abgasbedingungen und somit zu einer Zusammensetzung des Abgases, kommt, die aus dem unterstöchiometrischen Betrieb resultiert. Dabei werden beispielsweise dadurch, dass die verdichtete Luft aus dem Einlasstrakt an der ersten Einleitstelle in den Abgastrakt und somit in das den Abgastrakt durchströmende Abgas eingeleitet wird, hinsichtlich der Zusammensetzung des Abgases Bedingungen eingestellt, wie sie bei einem stöchiometrischen Betrieb des Verbrennungsmotors, das heißt bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors mit A = 1 in dem Partikelfilter herrschen würden, wobei diese Bedingungen auch als λ-1-Bedingungen bezeichnet werden. Unter einem beziehungsweise dem stöchiometrischen Betrieb des Verbrennungsmotors an sich ist zu verstehen, dass der Verbrennungsmotor an sich bei dem stöchiometrischen Betrieb mit stöchiometrischem Gemisch betrieben wird, sodass das Verbrennungsluftverhältnis (λ) in dem Gemisch 1 beträgt. Mit anderen Worten gilt in dem stöchiometrischen Betrieb des Verbrennungsmotors an sich: A = 1.
  • Unter einem beziehungsweise unter dem unterstöchiometrischen Betrieb des Verbrennungsmotors an sich ist zu verstehen, dass der Verbrennungsmotor an sich bei dem unterstöchiometrischen Betrieb mit unterstöchiometrischem Gemisch betrieben wird, sodass das Verbrennungsluftverhältnis in dem Gemisch kleiner als 1 ist. Unter einem überstöchiometrischen Betrieb des Verbrennungsmotors an sich ist zu verstehen, dass der Verbrennungsmotor an sich überstöchiometrisch, das heißt mit überstöchiometrischem Gemisch, betrieben wird, sodass das Verbrennungsluftverhältnis in dem Gemisch größer als 1 ist. Aus dem jeweiligen, stöchiometrischen, unterstöchiometrischen oder überstöchiometrischen Betrieb des Verbrennungsmotors an sich resultiert zunächst eine Zusammensetzung des Abgases, insbesondere stromauf der zweiten Einleitstelle, wobei diese Zusammensetzung des Abgases, dessen Zusammensetzung zunächst aus dem Betrieb des Verbrennungsmotors an sich resultiert, durch das Einleiten von verdichteter Luft aus dem Einlasstrakt an der jeweiligen Einleitstelle beeinflusst, insbesondere verändert, werden kann. Somit kann durch Einleiten von verdichteter Luft aus dem Einlasstrakt an der jeweiligen Einleitstelle eine Zusammensetzung des Abgases eingestellt werden, die aus einem stöchiometrischen, unterstöchiometrischen oder überstöchiometrischen Betrieb des Verbrennungsmotors resultieren würde, obwohl der Verbrennungsmotor an sich nicht stöchiometrisch, nicht unterstöchiometrisch beziehungsweise nicht überstöchiometrisch betrieben wird.
  • Wünschenswerterweise wird die Regeneration des Partikelfilters derart durchgeführt oder bewirkt, dass unerwünschte Emissionen vermieden oder nicht ungünstig beeinflusst werden. Insbesondere ist es wünschenswert, die Regeneration durchzuführen beziehungsweise zu bewirken, ohne dass Stickoxide (NOx) entstehen. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass eine Abgas-Lambda-Regelung insbesondere mit Verdichterlufteinblasung bei stöchiometrischem Betrieb des Verbrennungsmotors an sich durchgeführt wird. Mit anderen Worten ist es beispielsweise vorgesehen, dass zum Bewirken der Regeneration des Partikelfilters der Verbrennungsmotor an sich stöchiometrisch betrieben wird, wobei jedoch dadurch, dass an der ersten und/oder zweiten Einleitstelle Luft aus dem Einlasstrakt in den Abgastrakt eingeleitet wird, an oder in dem Partikelfilter hinsichtlich der Zusammensetzung des Abgases Bedingungen eingestellt werden, wie sie bei überstöchiometrischem Betrieb des Verbrennungsmotors herrschen würden, wobei diese Bedingungen auch als λ->-1-Bedingungen bezeichnet werden.
  • Durch Einleiten von Luft und somit Sauerstoff aus dem Einlasstrakt, insbesondere an der zweiten Einleitstelle, in den Abgastrakt kann ein besonders vorteilhaftes Emissionsverhalten der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in einer Kaltstart-Warmlaufphase, realisiert werden. Hierzu wird beispielsweise der Verbrennungsmotor an sich geringfügig unterstöchiometrisch betrieben. Hierdurch kann das Abgas, insbesondere stromauf des Drei-Wege-Katalysators und insbesondere stromauf der zweiten Einleitstelle, unverbrannte Kohlenwasserstoffe enthalten, welche genutzt werden, um den Drei-Wege-Katalysator zu erwärmen. Hierzu wird beispielsweise sauerstoffreiche Frischluft aus dem Einlasstrakt an der zweiten Einleitstelle in den Abgastrakt eingeleitet, wodurch die Frischluft mit den unverbrannten Kohlenwasserstoffen durchmischt wird. Vorzugsweise ist die zweite Einleitstelle motornah und somit möglichst nahe an dem Verbrennungsmotor angeordnet. Beispielsweise in einem Auspuffkrümmer des Abgastrakts und/oder an einer katalytischen Oberfläche des Drei-Wege-Katalysators kommt es zu einer Konvertierung der zunächst unverbrannten Kohlenwasserstoffe, insbesondere derart, dass die unverbrannten Kohlenwasserstoffe mit dem Sauerstoff aus der Luft, die beispielsweise an der zweiten Einleitstelle in den Abgastrakt eingeleitet wird beziehungsweise wurde, verbrannt wird. Hierdurch kann der Drei-Wege-Katalysator besonders schnell aufgeheizt werden.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Partikelfilter als beschichteter Partikelfilter, insbesondere als beschichteter Ottopartikelfilter, ausgebildet ist. Der beschichtete Partikelfilter wird auch als CPF (Coated Particle Filter) bezeichnet, wobei der beschichtete Ottopartikelfilter auch als COPF (Coated Otto Particle Filter) bezeichnet wird. Hierdurch kann ein besonders emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet werden.
  • Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die auch als Sekundärluft bezeichnete Luft, welche an der jeweiligen Einleitstelle in den Abgastrakt einleitbar ist beziehungsweise eingeleitet wird, von dem Verdichter bereitgestellt wird. Dabei ist der Verdichter ohnehin vorgesehen und ausgebildet, um den Brennraum mit verdichteter Luft zu versorgen.
  • Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass mittels des Verdichters die Luft, insbesondere in dem Einlasstrakt, derart verdichtet beziehungsweise auf einen solchen, auch als Ladedruck bezeichneten ersten Druck verdichtet und somit gebracht wird, welcher größer als ein im Abgastrakt, insbesondere an der ersten Einleitstelle und/oder zweiten Einleitstelle, herrschender und auch als Abgasdruck oder Abgasgegendruck bezeichneter zweiter Druck ist. Hierdurch kann ein Spülgefälle in Richtung des Abgastrakts realisiert werden. Unter dem Spülgefälle ist eine Differenz zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck zu verstehen, wobei der erste Druck größer als der zweite Druck ist.
  • Das Einleiten der Luft aus dem Einlasstrakt an der ersten Einleitstelle und/oder an der zweiten Einleitstelle kann mit einer Verstellung des Zündzeitpunkts beziehungsweise des Zündwinkels des Verbrennungsmotors nach spät einhergehen, wodurch eine Wirkungsgradverschlechterung des Verbrennungsmotors gezielt eingestellt wird. Hierdurch kann ein Wärmeeintrag in das Abgas und somit in den auch als Abgasanlage bezeichneten Abgastrakt realisiert werden, sodass der Drei-Wege-Katalysator und/oder der Partikelfilter besonders schnell erwärmt werden kann.
  • Um beispielsweise den Partikelfilter zu erwärmen und insbesondere zu regenerieren, ohne eine Erwärmung des Drei-Wege-Katalysators zu bewirken, wird beispielsweise die Luft aus dem Einlasstrakt an der ersten Einleitstelle in den Abgastrakt eingeleitet, während ein Einleiten von Luft aus dem Einlasstrakt an der zweiten Einleitstelle in den Abgastrakt unterbleibt. Dieser Ausführungsform liegt beispielsweise die Erkenntnis zugrunde, dass das Erwärmen des Partikelfilters und das Erwärmen des Drei-Wege-Katalysators in unterschiedlichen Bereichen, insbesondere in unterschiedlichen Betriebsbereichen, stattfinden. Insbesondere liegen das Erwärmen des Partikelfilters und das Erwärmen des Drei-Wege-Katalysators in unterschiedlichen Bereichen des Motorenkennfelds des Verbrennungsmotors. Die Regeneration des Partikelfilters und das hierfür vorgesehen Einleiten von Luft aus dem Einlasstrakt in den Abgastrakt an der ersten Einleitstelle erfolgen beispielsweise im Teil- bis Mittellastbereich und dabei beispielsweise bis zu zirka 70 Prozent der Volllast des Verbrennungsmotors, insbesondere bei betriebswarmem Verbrennungsmotor. Die Sekundärlufteinblasung, das heißt das Erwärmen des Drei-Wege-Katalysators und das hierfür vorgesehene Einleiten von Luft aus dem Einlasstrakt in den Abgastrakt an der zweiten Einleitstelle erfolgen in einem Kaltstartbereich und somit beispielsweise nach einem Kaltstart und während einer Warmlaufphase des Verbrennungsmotors.
  • Insgesamt ist erkennbar, dass es die Erfindung ermöglicht, ein und dieselben Bauteile der Verbrennungskraftmaschine für unterschiedliche Anwendungszwecke zu nutzen. Ein erster der Anwendungszwecke ist das Aufheizen beziehungsweise Erwärmen des Drei-Wege-Katalysators, und ein zweiter der Anwendungszwecke ist das Erwärmen und insbesondere Regenerieren des Partikelfilters. Vorzugsweise erfolgen diese Anwendungszwecke nicht gleichzeitig. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Luft aus dem Einlasstrakt an einer der Einleitstelle in den Abgastrakt eingeleitet wird, während ein Einleiten von Luft aus dem Einlasstrakt an der jeweils anderen Einleitstelle in den Abgastrakt unterbleibt.
  • Vorzugsweise ist übergeordnet eine sinnvolle Betriebs- und Freigabestrategie der einzelnen Funktionalitäten vorgesehen, zum Beispiel zur Oxidation von CO beim Motoranfetten, Regeneration des Partikelfilter und Aufheizen des Partikelfilters beziehungsweise Sekundärlufteinblasung und/oder Aufheizen des Drei-Wege-Katalysators während der Start- beziehungsweise Warmlaufphase. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt können bei der Erfindung wenigstens zwei Funktionen miteinander kombiniert beziehungsweise fusioniert werden. Eine der Funktionen ist das Erwärmen und insbesondere Regenerieren des Partikelfilters. Eine andere der Funktionen ist das Erwärmen des Drei-Wege-Katalysators, wobei vorzugsweise stets eine der Funktionen und nicht beide Funktionen gleichzeitig durchgeführt werden. Dabei können für beide Funktionen dieselben Bauteile, insbesondere in einem Realbetrieb des Verbrennungsmotors, genutzt werden. Insbesondere ist es hierdurch möglich, den Partikelfilter zu erwärmen und insbesondere zu regenerieren und dabei eine bestmögliche Emissionskonvertierung durch den Drei-Wege-Katalysator zu gewährleisten. Da die beiden Funktionen durch dieselben Bauteile dargestellt werden können, können die Teileanzahl und somit das Gewicht, der Bauraumbedarf und die Kosten der Verbrennungskraftmaschine in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
  • Um ein besonders vorteilhaftes Emissionsverhalten auf besonders einfache und kostengünstige Weise zu realisieren, ist es bei einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Luftführungseinrichtung eine Führungsleitung aufweist. Die Führungsleitung ist mit dem Einlasstrakt an einer stromab des Verdichters angeordneten Abzweigstelle fluidisch verbunden, an welcher zumindest der Teil der mittels des Verdichters verdichteten Luft aus dem Einlasstrakt abzweigbar und in die Führungsleitung und dadurch in die Luftführungseinrichtung einleitbar ist. Hierdurch ist die Luftführungseinrichtung zumindest mit dem Teil der mittels des Verdichters verdichteten Luft versorgbar.
  • Um dabei die zuvor genannten Funktionen auf besonders gewichts-, kosten- und bauraumgünstige Weise zu realisieren, ist es bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Führungsleitung an der ersten Einleitstelle fluidisch mit dem Abgastrakt verbunden ist. Hierdurch ist mittels der Führungsleitung die verdichtete, die Luftführungseinrichtung durchströmende Luft zumindest teilweise an der ersten Einleitstelle in den Abgastrakt einleitbar. Dabei weist die Luftführungseinrichtung eine von der Führungsleitung abzweigende, fluidisch mit der Führungsleitung verbundene und an der zweiten Einleitstelle fluidisch mit dem Abgastrakt verbundene zweite Führungsleitung auf, mittels welcher die verdichtete, die einfach auch als Führungseinrichtung bezeichnete Luftführungseinrichtung durchströmende Luft zumindest teilweise an der zweiten Einleitstelle in den Abgastrakt einleitbar ist.
  • Um auf besonders bauraum-, gewichts- und kostengünstige Weise einen besonders emissionsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Führungsleitung an der zweiten Einleitstelle fluidisch mit dem Abgastrakt verbunden ist, wodurch mittels der Führungsleitung die verdichtete, die Luftführungseinrichtung durchströmende Luft zumindest teilweise an der zweiten Einleitstelle in den Abgastrakt einleitbar ist. Dabei weist die Luftführungseinrichtung eine von der Führungsleitung abzweigende, fluidisch mit der Führungsleitung verbundene und an der ersten Einleitstelle fluidisch mit dem Abgastrakt verbundene zweite Führungsleitung auf, mittels welcher die verdichtete, die Führungseinrichtung durchströmende Luft zumindest teilweise an der ersten Einleitstelle in den Abgastrakt einleitbar ist.
  • Um einen besonders emissionsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Führungsleitung an der ersten Einleitstelle fluidisch mit dem Abgastrakt verbunden ist, wodurch mittels der Führungsleitung zumindest der Teil der mittels des Verdichters verdichteten Luft zumindest teilweise an der ersten Einleitstelle in den Abgastrakt einleitbar ist. Die Luftführungseinrichtung weist dabei eine zweite Führungsleitung auf, welche mit dem Einlasstrakt an einer stromab des Verdichters angeordneten und von der Abzweigstelle beabstandeten zweiten Abzweigstelle fluidisch verbunden ist. An der zweiten Abzweigstelle ist zumindest ein zweiter Teil der mittels des Verdichters verdichteten und beispielsweise den Einlasstrakt durchströmenden Luft aus dem Einlasstrakt abzweigbar und in die zweite Führungsleitung und dadurch in die Luftführungseinrichtung einleitbar. Hierdurch ist die Luftführungseinrichtung zumindest mit dem zweiten Teil der mittels des Verdichters verdichteten Luft versorgbar. Dabei ist die zweite Führungsleitung an der zweiten Einleitstelle fluidisch mit dem Abgastrakt verbunden, wodurch mittels der zweiten Führungsleitung zumindest der zweite Teil der mittels des Verdichters verdichteten Luft zumindest teilweise an der zweiten Einleitstelle in den Abgastrakt einleitbar ist. Die zweite Abzweigstelle ist beispielsweise in Strömungsrichtung der den Einlasstrakt durchströmenden Luft stromauf oder stromab der ersten Abzweigstelle angeordnet.
  • Um die jeweilige Funktion besonders bedarfsgerecht durchführen zu können und um insbesondere eine der Funktionen durchführen zu können, während ein Durchführen der jeweils anderen Funktion unterbleibt, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Ventileinrichtung vorgesehen, mittels welcher eine Menge der verdichteten, an der jeweiligen Einleitstelle in den Abgastrakt einzuleitenden Luft einstellbar ist. Mit anderen Worten ist die Ventileinrichtung vorzugsweise dazu ausgebildet, eine erste Menge der an der ersten Einleitstelle in den Abgastrakt einzuleitenden Luft einzustellen. Ferner ist die Ventileinrichtung vorzugsweise dazu ausgebildet, eine zweite Menge der an der zweiten Einleitstelle in den Abgastrakt einzuleitenden Luft einzustellen. Beispielsweise kann eine der Mengen auf einen gegenüber Null größeren Wert eingestellt werden, während die andere Menge auf Null eingestellt wird. Dadurch kann beispielsweise die eine Funktion durchgeführt werden, während das Durchführen der anderen Funktion unterbleibt.
  • Um die Teileanzahl und somit das Gewicht, die Kosten und den Bauraumbedarf besonders gering halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Ventileinrichtung als ein Drei/Drei-Wegeventil ausgebildet ist. Mittels des vorzugsweise genau einen Drei/Drei-Wegeventils können sowohl die erste Menge als auch die zweite Menge eingestellt werden, sodass die jeweilige Funktion besonders bedarfsgerecht und einfach durchgeführt werden kann.
  • Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die zweite Führungsleitung über die Ventileinrichtung mit verdichteter Luft aus der ersten Führungsleitung versorgbar ist. Hierzu ist beispielsweise die zweite Führungsleitung über die Ventileinrichtung mit der ersten Führungsleitung fluidisch verbunden. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist beispielsweise die Ventileinrichtung an einer Verbindungsstelle angeordnet, an welcher die zweite Führungsleitung fluidisch mit der ersten Führungsleitung verbunden ist beziehungsweise an welcher die zweite Führungsleitung mit Luft aus der ersten Führungsleitung versorgbar ist. Hierdurch können die Teileanzahl, die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden.
  • Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Verdichter wenigstens ein Verdichterrad zum Verdichten der Luft aufweist. Dabei ist dem Verdichterrad ein Elektromotor zugeordnet, mittels welchem das Verdichterrad, insbesondere unter Nutzung von elektrischer Energie, antreibbar ist. Mit anderen Worten kann das Verdichterrad mittels des Elektromotors elektrisch angetrieben werden. Dadurch kann mittels des Verdichters eine besonders große Menge an Luft gefördert und verdichtet werden, sodass an der jeweiligen Einleitstelle eine besonders große Menge der mittels des Verdichters verdichteten Luft in den Abgastrakt eingeleitet werden kann, insbesondere in zumindest nahezu allen Betriebsbereichen des Verbrennungsmotors und somit beispielsweise auch in niedrigen Lastbereichen.
  • Der Verdichter kann ein elektrischer Zusatzverdichter sein, wobei beispielsweise eine Kopplung oder Koppelbarkeit beziehungsweise eine Antreibbarkeit des Verdichterrads durch ein von Abgas des Verbrennungsmotors antreibbares Turbinenrad unterbleibt. Alternativ ist es denkbar, dass der Verdichter Teil eines elektrischen Abgasturboladers ist, welcher auch als elektrischer Turbolader oder elektrisch-unterstützter Turbolader bezeichnet wird. Der Abgasturbolader umfasst dabei den Verdichter und eine Turbine, welche in dem Abgastrakt angeordnet ist. Die Turbine umfasst ein Turbinengehäuse und ein drehbar an dem Turbinengehäuse angeordnetes Turbinenrad, welches von dem Abgas des Verbrennungsmotors antreibbar ist. Dabei ist das Verdichterrad, insbesondere über eine Welle, von dem Turbinenrad antreibbar, wobei durch Antreiben des Verdichterrads die den Ansaugtrakt durchströmende Luft mittels des Verdichterrads gefördert und verdichtet wird. Dabei ist es denkbar, dass das Turbinenrad von dem Elektromotor antreibbar ist. Insgesamt ist erkennbar, dass je nach Anwendungsfall beziehungsweise je nach Funktion besonders bedarfsgerecht verdichtete Luft nach beziehungsweise stromab des Verdichters entnommen und vor dem Drei-Wege-Katalysator beziehungsweise nach dem Drei-Wege-Katalysator und vor dem Partikelfilter in den Abgastrakt eingeleitet werden kann. Die Ventileinrichtung ist dabei vorzugsweise ein Mehrwegeventil, mittels welchem die jeweiligen Mengen besonders vorteilhaft und bedarfsgerecht eingestellt werden können.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, für ein Kraftfahrzeug. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst einen fremdgezündeten Verbrennungsmotor, welcher wenigstens einen Brennraum aufweist. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst ferner einen von Luft durchströmbaren Einlasstrakt, mittels welchem die den Einlasstrakt durchströmende Luft in den Brennraum eingeleitet wird. Außerdem weist die Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen in dem Einlasstrakt angeordneten Verdichter auf, mittels welchem die den Einlasstrakt durchströmende Luft, die dem Brennraum zugeführt wird, verdichtet wird. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst außerdem einen von Abgas aus dem Brennraum durchströmbaren Abgastrakt, in welchem wenigstens ein Drei-Wege-Katalysator und wenigstens ein Partikelfilter angeordnet sind. Der Partikelfilter ist stromab des Drei-Wege-Katalysators angeordnet. Außerdem umfasst die Verbrennungskraftmaschine eine Luftführungseinrichtung, welche mit zumindest einem Teil der mittels des Verdichters verdichteten Luft versorgt und dadurch zumindest von dem Teil der mittels des Verdichters verdichteten Luft durchströmt wird. Dabei wird mittels der Luftführungseinrichtung die die Luftführungseinrichtung durchströmende, verdichtete Luft zumindest teilweise an wenigstens einer stromauf des Partikelfilters und stromab des Drei-Wege-Katalysators angeordneten Einleitstelle in den Abgastrakt eingeleitet.
  • Um nun auf besonders einfache Weise einen besonders emissionsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, ist es bei dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine wenigstens eine stromauf der Einleitstelle, stromauf des Drei-Wege-Katalysators und stromauf des Partikelfilters angeordnete zweite Einleitstelle aufweist, an welcher mittels der Luftführungseinrichtung die die Luftführungseinrichtung durchströmende und mittels des Verdichters verdichtete Luft zumindest teilweise in den Abgastrakt eingeleitet wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
  • 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:
    • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug; und
    • 2 ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine.
  • In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine 10 aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbar ist. Hierzu weist die Verbrennungskraftmaschine 10 einen fremdgezündeten Verbrennungsmotor 12 auf, welche beispielsweise als ein Ottomotor ausgebildet ist. Der Verbrennungsmotor 12 ist beispielsweise in seinem befeuerten Betrieb mittels eines flüssigen Kraftstoffs betreibbar, wobei der flüssige Kraftstoff ein Ottokraftstoff beziehungsweise Benzin sein kann. Der Verbrennungsmotor 12 weist ein beispielsweise als Kurbelgehäuse, insbesondere als Zylinderkurbelgehäuse, ausgebildetes Motorgehäuse 14 auf, durch welches mehrere Zylinder 16 des Verbrennungsmotors 12 gebildet sind. In dem jeweiligen Zylinder 16 ist ein jeweiliger Kolben 18 des Verbrennungsmotors 12 translatorisch bewegbar aufgenommen, sodass der jeweilige Zylinder 16 und der jeweilige Kolben 18 einen jeweiligen Brennraum 20 des Verbrennungsmotors 12 bilden beziehungsweise begrenzen. Während des zuvor genannten, befeuerten Betriebs des Verbrennungsmotors 12 laufen in den Brennräumen 20 Verbrennungsvorgänge ab. Hierzu wird der jeweilige Brennraum 20 innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels des Verbrennungsmotors 12 mit Luft und mit dem Kraftstoff versorgt, insbesondere derart, dass die Luft und der Kraftstoff in den jeweiligen Brennraum 20 eingebracht werden. Hierdurch wird in dem jeweiligen Brennraum 20 ein jeweiliges, auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet. Das Gemisch umfasst die Luft und den Kraftstoff, die in den jeweiligen Brennraum 20 eingebracht werden beziehungsweise wurden. Innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels wird das jeweilige Gemisch durch Fremdzündung gezündet und in der Folge verbrannt. Hieraus resultiert Abgas des Verbrennungsmotors 12.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist dabei einen von der Luft durchströmbaren und auch als Ansaugtrakt bezeichneten Einlasstrakt 22 auf. Dabei veranschaulichen in 1 Pfeile 24 die den Einlasstrakt 22 durchströmende Luft, welche mittels des Einlasstrakts 22 zu den und insbesondere in die Brennräume 20 geführt und in der Folge eingeleitet wird. In dem Einlasstrakt 22 ist ein Luftfilter 26 angeordnet, mittels welchem die den Einlasstrakt 22 durchströmende Luft gefiltert wird. Stromab des Luftfilters 26 ist ein beispielsweise als Heißfilmluftmassenmesser ausgebildetes Messelement 28 angeordnet, mittels welchem eine Menge der den Einlasstrakt 22 durchströmenden Luft erfasst wird.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst dabei wenigstens oder genau einen in dem Einlasstrakt 22 angeordneten Verdichter 30, mittels welchem die den Einlasstrakt 22 durchströmende Luft zu verdichten ist beziehungsweise verdichtet wird. Hierzu umfasst der Verdichter 30 ein in dem Einlasstrakt 22 angeordnetes Verdichterrad 32, mittels welchem die den Einlasstrakt 22 durchströmende Luft zu verdichten ist beziehungsweise verdichtet wird. Hierzu wird das Verdichterrad 32, insbesondere um eine Drehachse relativ zu einem Verdichtergehäuse 34 des Verdichters 30, gedreht. Hierzu wird das Verdichterrad 32 beispielsweise angetrieben. Der Verdichter 30 ist dabei stromab des Messelements 28 angeordnet, welches stromab des Luftfilters 26 angeordnet ist. Durch das Verdichten der Luft wird die Luft erwärmt. Um dennoch besonders hohe Aufladegrade realisieren zu können, ist in dem Einlasstrakt 22 stromab des Verdichters 30 ein Ladeluftkühler 36 angeordnet. Mittels des Ladeluftkühlers 36 wird die verdichtete und dadurch erwärmte Luft gekühlt. Außerdem ist in dem Einlasstrakt 22 stromab des Ladeluftkühlers 36 eine Drosselklappe 38 angeordnet, mittels welcher beispielsweise eine Menge der in die Brennräume 20 einzuleitenden Luft einstellbar ist beziehungsweise eingestellt wird.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist außerdem einen von dem Abgas aus den Brennräumen 20 durchströmbaren Abgastrakt 40 auf, welcher auch als Abgasanlage oder Abgassystem bezeichnet wird. In dem Abgastrakt 40 ist eine erste Abgasnachbehandlungskomponente angeordnet, welche als ein Drei-Wege-Katalysator 42 ausgebildet ist und auch als TWC bezeichnet wird. Außerdem ist in dem Abgastrakt 40 eine zweite Abgasnachbehandlungskomponente 44 angeordnet, welche in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 40 durchströmenden Abgases stromab des Drei-Wege-Katalysators 42 angeordnet ist. Der Drei-Wege-Katalysator 42 wird auch einfach als Katalysator oder Oxidationskatalysator bezeichnet. Die Abgasnachbehandlungskomponente 44 kann, insbesondere zumindest oder ausschließlich, einen in 1 besonders schematisch dargestellten Partikelfilter 46 aufweisen. Da beispielsweise der Verbrennungsmotor 12 als ein Ottomotor ausgebildet ist, kann der Partikelfilter 46, welcher einfach auch als Filter bezeichnet wird, als Ottopartikelfilter ausgebildet sein. Die Abgasnachbehandlungskomponente 44 kann zusätzlich zum Partikelfilter 46 einen in 1 besonders schematisch dargestellten Drei-Wege-Katalysator 48 aufweisen, welcher auch als zweiter Drei-Wege-Katalysator, zweiter Katalysator oder zweiter TWC bezeichnet wird. Dabei ist der Drei-Wege-Katalysator 48 stromab des Drei-Wege-Katalysators 42 angeordnet. Es ist denkbar, dass der Drei-Wege-Katalysator 48 durch eine katalytische Beschichtung des Partikelfilters 46 gebildet ist, sodass beispielsweise der Drei-Wege-Katalysator 48 in dem Partikelfilter 46 integriert ist. Somit sind beispielsweise der Partikelfilter 46 und der Drei-Wege-Katalysator 48 in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 40 durchströmenden Abgases auf derselben Höhe beziehungsweise auf demselben Niveau angeordnet. Ferner ist es denkbar, dass der Drei-Wege-Katalysator 48 bezüglich des Partikelfilters 46 extern ausgebildet beziehungsweise separat von dem Partikelfilter 46 ausgebildet ist, sodass beispielsweise der Partikelfilter 46 und der zweite Drei-Wege-Katalysator 48 jeweilige, einzelne beziehungsweise eigenständige und gegebenenfalls, insbesondere baulich, voneinander getrennte Einheiten sind, insbesondere derart, dass der Drei-Wege-Katalysator 48 in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 40 durchströmenden Abgases stromauf oder stromab des Partikelfilters 46 angeordnet ist. Dabei ist es denkbar, dass der Partikelfilter 46 und der, insbesondere vollständig, stromauf oder stromab des Partikelfilters 46 angeordnete Drei-Wege-Katalysator 48 eine Baueinheit bilden beziehungsweise durch eine Baueinheit gebildet sind, insbesondere derart, dass der Partikelfilter 46 und der, insbesondere vollständig, stromauf oder stromab des Partikelfilters 46 angeordnete Drei-Wege-Katalysator 48 in einem gemeinsamen beziehungsweise in demselben Gehäuse angeordnet sind.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist außerdem eine Luftführungseinrichtung 50 auf. Die Luftführungseinrichtung 50 ist mit zumindest einem Teil der mittels des Verdichters 30, insbesondere mittels des Verdichterrads 32, verdichteten Luft versorgbar und dadurch zumindest von dem Teil der mittels des Verdichters 30 verdichteten Luft durchströmbar. Mittels der Luftführungseinrichtung 50 ist die die Luftführungseinrichtung 50 durchströmende, verdichtete Luft zumindest teilweise an wenigstens einer stromauf des Partikelfilters 46 und stromab des Drei-Wege-Katalysators 42 angeordneten ersten Einleitstelle E1 in den Abgastrakt 40 und somit in das den Abgastrakt 40 durchströmende Abgas einleitbar. In 1 veranschaulichen Pfeile 52 das den Abgastrakt 40 durchströmende Abgas beziehungsweise dessen Strömung durch den Abgastrakt 40.
  • Um nun auf besonders einfache und insbesondere auf besonders gewichts-, kosten- und bauraumgünstige Weise einen besonders emissionsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 realisieren zu können, weist die Verbrennungskraftmaschine 10, insbesondere der Abgastrakt 40, wenigstens oder genau eine zweite Einleitstelle E2 auf. Die zweite Einleitstelle E2 ist in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 40 durchströmenden Abgases stromauf des Partikelfilters 46, stromauf der ersten Einleitstelle E1 und stromauf des Drei-Wege-Katalysators 42 angeordnet. An der zweiten Einleitstelle E2 ist mittels der Luftführungseinrichtung 50 die die Luftführungseinrichtung 50 durchströmende und mittels des Verdichters 30 verdichtete Luft aus dem Einlasstrakt 22 zumindest teilweise in den Abgastrakt 40 und somit in das den Abgastrakt 40 durchströmende Abgas einleitbar. Aus 1 ist erkennbar, dass die Luftführungseinrichtung 50 an wenigstens oder genau zwei voneinander beabstandeten Verbindungsstellen fluidisch mit dem Abgastrakt 40 verbunden ist. Eine erste der Verbindungsstellen ist die erste Einleitstelle E1, und die zweite Verbindungsstelle ist die zweite Einleitstelle E2. Dadurch kann beispielsweise die die Luftführungseinrichtung 50 durchströmende, verdichtete Luft an der jeweiligen Einleitstelle E1 beziehungsweise E2 aus der Luftführungseinrichtung 50 ausströmen und in den Abgastrakt 40 einströmen.
  • Außerdem ist bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die Luftführungseinrichtung 50 an, insbesondere wenigstens oder genau, einer Abzweigstelle A fluidisch mit dem Einlasstrakt 22 verbunden. Dadurch kann zumindest der Teil der mittels des Verdichters 30 verdichteten und den Einlasstrakt 22 durchströmenden Luft an der Abzweigstelle A aus dem Einlasstrakt 22 abgezweigt und in die Luftführungseinrichtung 50 eingeleitet werden. Die an der Abzweigstelle A aus dem Einlasstrakt 22 abgezweigte und in die Luftführungseinrichtung 50 eingeleitete Luft beziehungsweise der zuvor genannte Teil kann die Luftführungseinrichtung 50 durchströmen und mittels der Luftführungseinrichtung 50 zur Einleitstelle E1 und/oder E2 geleitet und dort in den Abgastrakt 40 eingeleitet werden.
  • Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Luftführungseinrichtung 50 eine erste Führungsleitung 54 auf. Dabei veranschaulichen Pfeile 56 die an der Abzweigstelle A aus dem Einlasstrakt 22 abgezweigte, verdichtete und die Führungsleitung 54 durchströmende Luft. Die Führungsleitung 54 ist an der Abzweigstelle A fluidisch mit dem Einlasstrakt 22 und an der Einleitstelle E1 fluidisch mit dem Abgastrakt 40 verbunden. Dadurch kann die an der Abzweigstelle A aus dem Einlasstrakt 22 abgezweigte und in die auch einfach als Führungseinrichtung bezeichnete Luftführungseinrichtung 50 eingeleitete Luft in die Führungsleitung 54 eingeleitet werden. Die die Führungsleitung 54 durchströmende, verdichtete Luft wird mittels der Führungsleitung 54 von der Abzweigstelle A zur Einleitstelle E1 geführt und an der Einleitstelle E1 in den Abgastrakt 40 eingeleitet.
  • Dabei weist die Luftführungseinrichtung 50 eine zweite Führungsleitung 58 auf, welche an einer zweiten Abzweigstelle A2 von der Führungsleitung 54 abzweigt. Insbesondere ist die zweite Führungsleitung 58 an der zweiten Abzweigstelle A2 fluidisch mit der Führungsleitung 54 verbunden. Die zweite Abzweigstelle A2 ist dabei stromauf der Einleitstelle E1, stromauf der Einleitstelle E2 und stromab der Abzweigstelle A angeordnet. Die zweite Führungsleitung 58 ist an der zweiten Einleitstelle E2 fluidisch mit dem Abgastrakt 40 verbunden, sodass mittels der zweiten Führungsleitung 58 die verdichtete, die Luftführungseinrichtung 50 durchströmende Luft zumindest teilweise an der zweiten Einleitstelle E2 in den Abgastrakt 40 eingeleitet werden kann. Beispielsweise kann an der Abzweigstelle A2 zumindest ein Teil der die Führungsleitung 54 durchströmenden Luft oder die gesamte, die Führungsleitung 54 durchströmende Luft aus der Führungsleitung 54 abgezweigt und in die Führungsleitung 58 eingeleitet werden. Die in die Führungsleitung 58 eingeleitete Luft wird mittels der Führungsleitung 58 von der Abzweigstelle A2 zu der Einleitstelle E2 geführt und an der Einleitstelle E2 in den Abgastrakt 40 eingeleitet.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ferner eine Ventileinrichtung 60 auf, welche vorliegend als ein Drei/Drei-Wegeventil ausgebildet ist. Mittels des Drei/Drei-Wegeventils kann eine jeweilige Menge der verdichteten, der jeweiligen Einleitstelle E1 beziehungsweise E2 in den Abgastrakt 40 einzuleitenden Luft eingestellt, insbesondere geregelt, werden. Dabei ist die Ventileinrichtung 60 an der Abzweigstelle A2 angeordnet, sodass die Führungsleitung 58 über die Abzweigstelle A1 beziehungsweise an der Abzweigstelle A2 und über die Ventileinrichtung 60 mit verdichteter Luft aus der Führungsleitung 54 versorgbar ist beziehungsweise versorgt wird. Dabei veranschaulichen in 1 Pfeile 62 die verdichtete, die Führungsleitung 58 durchströmende Luft, welche aus der Führungsleitung 54 abgezweigt wurde beziehungsweise wird. Dem Verdichterrad 32 kann ein in 1 besonders schematisch dargestellter Elektromotor 64 zugeordnet sein, mittels welchem das Verdichterrad 32 unter Nutzung von elektrischer Energie und somit elektrisch angetrieben werden kann.
  • Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Verdichter 30 Bestandteil eines Abgasturboladers 66, welcher beispielsweise dann, wenn er den Verdichter 30 und den Elektromotor 64 umfasst, als elektrischer Abgasturbolader ausgebildet sein kann. Der Abgasturbolader 66 weist eine in dem Abgastrakt 40 angeordnete Turbine 68 auf, welche ein Turbinenrad 70 und ein Turbinengehäuse 72 umfasst. Das Turbinenrad 70 ist drehbar an dem Turbinengehäuse 72 angeordnet. Insbesondere ist das Turbinenrad 70 von dem den Abgastrakt 40 durchströmenden Abgas antreibbar und dadurch relativ zu dem Turbinengehäuse 72 drehbar. Beispielsweise kann das Verdichterrad 32, insbesondere über eine Welle, von dem Turbinenrad 70 angetrieben werden, wodurch mittels des Verdichterrads 32 die den Einlasstrakt 22 durchströmende Luft verdichtet werden kann. Hierdurch kann im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden. Der Turbine 68, insbesondere dem Turbinenrad 70, ist eine Umgehungseinrichtung 74 zugeordnet. Die Umgehungseinrichtung 74 weist eine Umgehungsleitung 76 auf, welche an Verbindungsstellen V1 und V2 fluidisch mit dem Abgastrakt 40 verbunden ist. Die Verbindungsstelle V1 ist dabei stromauf des Turbinenrads 70 angeordnet, wobei die Verbindungsstelle V2 stromab des Turbinenrads 70 und insbesondere stromauf des Drei-Wege-Katalysators 42 angeordnet ist. Aus 1 ist erkennbar, dass die zweite Einleitstelle E2 stromauf des Turbinenrads 70, insbesondere stromauf der Turbine 68 und vorzugsweise auch stromauf der Verbindungsstelle V1, angeordnet ist.
  • Mittels der Umgehungsleitung 76 kann zumindest ein Teil des den Abgastrakt 40 durchströmenden Abgases aus dem Abgastrakt 40 abgezweigt und in die Umgehungsleitung 76 eingeleitet werden. Das an der Verbindungsstelle V1 aus dem Abgastrakt 40 abgezweigte und in die Umgehungsleitung 76 eingeleitete Abgas kann die Umgehungsleitung 76 durchströmen und wird mittels der Umgehungsleitung 76 von der Verbindungsstelle V1 zu der Verbindungsstelle V2 geleitet. An der Verbindungsstelle V2 kann das die Umgehungsleitung 76 durchströmende Abgas aus der Umgehungsleitung 76 ausströmen und in den Abgastrakt 40 einströmen. Das die Umgehungsleitung 76 durchströmende Abgas umgeht das Turbinenrad 70 und treibt somit das Turbinenrad 70 nicht an. Die Umgehungseinrichtung 74 umfasst dabei ein beispielsweise zumindest teilweise in der Umgehungsleitung 76 angeordnetes Ventilelement 78. Mittels des Ventilelements 78 kann eine Menge des die Umgehungsleitung 76 durchströmenden Abgases eingestellt werden. Durch Einstellen der die Umgehungsleitung 76 durchströmenden Menge kann ein Ladedruck, auf den die Luft mittels des Verdichters 30 verdichtet wird, eingestellt, insbesondere geregelt, werden. Das Ventilelement 78 wird auch als Waste-Gate oder Waste-Gate-Ventil bezeichnet.
  • 2 veranschaulicht ein Flussdiagramm, anhand dessen ein Verfahren zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 veranschaulicht ist. Insbesondere veranschaulicht 2 eine Funktionsstruktur zur Realisierung des jeweiligen Einleitens der Luft an der jeweiligen Einleitstelle E1 beziehungsweise E2. Da die Luft, die an der jeweiligen Einleitstelle E2 beziehungsweise E1 in den Abgastrakt 40 eingeleitet wird. mittels des Verdichters 30 verdichtete Luft ist und somit von dem Verdichter 30 bereitgestellt wird, wird das Einleiten der Luft in den Abgastrakt 40 an der jeweiligen Einleitstelle E1 beziehungsweise E2 auch als Verdichterlufteinblasung bezeichnet. Im Hinblick auf den Drei-Wege-Katalysator 42 wird die Verdichterlufteinblasung auch als Sekundärlufteinblasung bezeichnet. Dabei werden im Abgas stromauf des Drei-Wege-Katalysators 42 enthaltene, unverbrannte Kohlenwasserstoffe mit der Luft beziehungsweise mit Sauerstoff, die in der Luft enthalten ist, die an der Einleitstelle E2 in den Abgastrakt 40 eingeleitet und somit eingeblasen wird oder wurde, verbrannt, insbesondere im oder an dem Drei-Wege-Katalysator 42 und/oder stromauf des Drei-Wege-Katalysators 42. Hierdurch wird das Abgas stromauf des Drei-Wege-Katalysators 42 und/oder der Drei-Wege-Katalysator 42 selbst erwärmt und aufgeheizt. Ein Block 80 veranschaulicht beispielsweise eine Betriebsstrategie zur Durchführung der Verdichterlufteinblasung (VLE). Insbesondere werden bei dem Block 80 Freigabebedingungen geprüft, anhand derer beziehungsweise bei deren Erfülltsein die Verdichterlufteinblasung durchgeführt wird. Insbesondere erfolgt beispielsweise bei dem Block 80 eine Freigabe zur Verdichterlufteinblasung für folgende Anwendungsfälle: CO-Oxidation und Kühlen eines Unterboden-Katalysators durch Verdichterlufteinblasung, insbesondere vor einem Abstellen des Kraftfahrzeugs beziehungsweise des Verbrennungsmotors 12. Der Unterboden-Katalysator kann beispielsweise der Drei-Wege-Katalysator 42 sein. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass der Drei-Wege-Katalysator 42 motornah und somit in einem Motorraum des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, wobei auch der Verbrennungsmotor 12 in dem Motorraum angeordnet ist. Ferner ist es denkbar, dass der Drei-Wege-Katalysator 42 ein beziehungsweise der Unterboden-Katalysator und somit im Bereich eines Unterbodens beziehungsweise unterhalb eines Unterbodens des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, dessen Unterboden beispielsweise durch einen insbesondere als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau des Kraftfahrzeugs gebildet ist. Ferner erfolgt beispielsweise bei dem Block 80 eine Freigabe der Verdichterlufteinblasung sowie eine Ladedruck-Erhöhung, insbesondere für folgende Anwendungsfälle: Heizen beziehungsweise Erwärmen des Partikelfilters 46 mit Lambda-Fettbetrieb und Regeneration des Partikelfilters 46. Ferner erfolgt beispielsweise bei einem Block 80 eine Freigabe für eine Heizstrategie zum Beheizen beziehungsweise Erwärmen des Partikelfilters 46, insbesondere durch eine Zündwinkel-Spätverstellung und/oder durch eine Kombination aus Zündwinkel-Spätverstellung und einem beziehungsweise dem Fettbetrieb, das heißt einem unterstöchiometrischen Betrieb des Verbrennungsmotors 12 an sich. Ein Pfeil 82 veranschaulicht beispielsweise eine vorrangige Anforderung einer Schutzfunktion, welche einem Block 84 übergeben wird. Der Block 84 veranschaulicht beispielsweise eine Diagnose der Verdichterlufteinblasung, insbesondere im Hinblick auf eine Stellgrößenbeschränkung und/oder eine Schutzfunktion.
  • Ein Block 86 veranschaulicht beispielsweise eine Vorsteuerung der Verdichterlufteinblasung, wobei ein Pfeil 88 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 unabhängig von dem Verbrennungsluftverhältnis in dem jeweiligen Brennraum 20 beziehungsweise des jeweiligen Gemisches im jeweiligen Brennraum 20. Nachgeschaltet kann eine Druckkorrektur durch eine Berücksichtigung eines stromauf des Ventilelements 60 herrschenden Drucks erfolgen. Ein Pfeil 90 veranschaulicht einen von der Vorsteuerung bereitgestellten Vorsteuer-Anteil. Ein Block 92 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 (λ) kommen würde. Die Bedingungen beziehen sich insbesondere auf eine Zusammensetzung des Abgases und dabei insbesondere auf einen Sauerstoffgehalt, insbesondere auf einen Restsauerstoffgehalt, im Abgas.
  • In dem Abgastrakt 40 ist beispielsweise stromauf des Partikelfilters 46 und insbesondere stromab des Drei-Wege-Katalysators 42 insbesondere stromab der Einleitstelle E1, eine erste Lambda-Sonde 94 angeordnet, mittels welcher beispielsweise ein Restsauerstoffgehalt im Abgas stromauf des Partikelfilters 46 und stromab der Einleitstelle E1 erfasst werden kann. Somit kann mittels der Lambda-Sonde 94 ein Sauerstoffgehalt, insbesondere Restsauerstoffgehalt, im Abgas stromauf des Partikelfilters 46 erfasst, insbesondere gemessen, werden, wobei der mittels der Lambda-Sonde 94 erfassbare Sauerstoffgehalt, aus dem an der Einleitstelle E1 erfolgende Einleiten von Luft in den Abgastrakt 40 resultiert. Außerdem ist im Abgastrakt 40 stromab des Partikelfilters 46 und insbesondere stromab des Drei-Wege-Katalysators 48 eine zweite Lambda-Sonde 96 angeordnet, mittels welcher beispielsweise ein Sauerstoffgehalt, insbesondere ein Restsauerstoffgehalt, im Abgas stromab des Partikelfilters 46 sowie vorzugsweise stromab des Drei-Wege-Katalysators 48 gemessen, insbesondere erfasst, werden kann. Der Abgas-Lambda-Regler regelt das im Abgas herrschende Verbrennungsluftverhältnis beziehungsweise einen Sauerstoffgehalt, insbesondere einen Restsauerstoffgehalt, im Abgas, insbesondere durch eine Abgas-Lambda-Regelung, insbesondere auf Basis eines Verbrennungsluftverhältnisses, welche aus einer Messung resultiert oder berechnet wird, insbesondere auf Basis eines physischen Modells. Folgende Wirkprinzipien sind denkbar: PI-Regler, Regelverstärkungen Kp und Ki abhängig von Regeldifferenz angepasst (Gain Scattering).
  • Ein Pfeil 98 veranschaulicht einen Regler-Anteil, und ein Pfeil 100 veranschaulicht eine Freigabe des einfach auch als Regler bezeichneten Abgas-Lambda-Reglers. Der durch den Pfeil 90 veranschaulichte Vorsteuer-Anteil und der durch den Pfeil 98 veranschaulichte Regler-Anteil werden bei einem Block 102 zu einer Ansteuerung addiert, die in 2 durch einen Pfeil 104 veranschaulicht ist. Eine durch einen Pfeil 106 veranschaulichte Ausgangsgröße des Blocks 84 ist beispielsweise eine Position der auch als Ventil bezeichneten Ventileinrichtung 60 beziehungsweise der Pfeil 106 veranschaulicht einen einzustellenden Schaltzustand oder eine einzustellende Position der Ventileinrichtung 60. Mit anderen Worten veranschaulicht der Pfeil 106 ein Regelsignal oder eine Regelgröße, anhand derer die Ventileinrichtung 60 geregelt wird. Somit wird anhand der Regelgröße die jeweilige Menge, welche an der jeweiligen Einleitstelle E1 beziehungsweise E2 in den Abgastrakt 40 eingeleitet wird, eingestellt, insbesondere geregelt. Somit veranschaulicht beispielsweise 2 eine Regelung der Ventileinrichtung 60. Insbesondere werden die Ventileinrichtung 60 und somit die an den Einleitstellen E1 und E2 im Abgastrakt 40 einzubringenden Mengen der Luft durch die zuvor genannte Abgas-Lambda-Regelung geregelt. Somit werden beispielsweise die an den Einleitstellen E1 und E2 in den Abgastrakt 40 einzubringenden Mengen der Luft in Abhängigkeit von den Sauerstoffgehalten betrieben, insbesondere geregelt, die mittels der Lambda-Sonden 94 und 96 erfasst werden. Des Weiteren veranschaulicht in 2 ein Block 108 eine Motorsteuerung, und ein Pfeil 110 veranschaulicht eine Ladedruckdifferenz und eine Zündwinkeldifferenz, welche von dem Block 80 an den Block 108 übergeben werden. Schließlich veranschaulicht ein Pfeil 112 aufbereitete Größen für ein Abgasnachbehandlungsmodell der Motorsteuerung, wobei die aufbereiteten Größen von dem Block 80 an den Block 108 übergeben werden.
  • Das Einleiten der Luft an der jeweiligen Einleitstelle E1 beziehungsweise E2 wird auch als Einblasen oder Einblasung bezeichnet, wobei die Luft, welche an der jeweiligen Einleitstelle E1 beziehungsweise E2 in den Abgastrakt 40 eingeleitet wird, auch als Frischluft oder Verdichterluft bezeichnet wird. Insgesamt ist erkennbar, dass bei der Verbrennungskraftmaschine 10 an den Einleitstellen E1 und E2 eine Einblasung von Frischluft beziehungsweise Verdichterluft realisierbar ist. An der Einleitstelle E1 kann Verdichterluft stromauf des Partikelfilters 46 eingeblasen werden, wobei der Partikelfilter 46 vorzugsweise als beschichteter Partikelfilter, insbesondere als beschichteter Ottopartikelfilter, ausgebildet ist. Insbesondere ist es denkbar, dass der Partikelfilter 46 motornah und somit in dem Motorraum angeordnet ist, oder der Partikelfilter 46 ist beispielsweise ein Unterboden-Filter und somit beispielsweise im Bereich des Unterbodens oder unterhalb des Unterbodens angeordnet.
  • Unter dem Merkmal, dass der Partikelfilter 46 als ein beschichteter Partikelfilter ausgebildet sein kann, ist insbesondere zu verstehen, dass der Partikelfilter 46 eine Beschichtung, insbesondere eine katalytisch wirksame Beschichtung, aufweisen kann. Die Beschichtung kann beispielsweise wie ein Drei-Wege-Katalysator wirken und somit als Drei-Wege-Katalysator-Beschichtung ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Beschichtung katalytisch für eine selektive katalytische Reduktion (SCR) sein. Somit ist beispielsweise durch die Beschichtung des Partikelfilters 46 ein Drei-Wege-Katalysator oder ein SCR-Katalysator gebildet. Ferner kann durch die Beschichtung ein Stickoxid-Speicher-Katalysator (NSK) oder ein Oxidations-Katalysator gebildet sein. Mit anderen Worten kann die Beschichtung des Partikelfilters 46 in einer Drei-Wege-Katalysator-, einer SCR-Katalysator-, einer NSK-, einer Oxidations-Katalysator-Technologie oder einer ähnlichen beziehungsweise anderen Technologie ausgeführt sein.
  • Die Regelung des im Abgas herrschenden Verbrennungsluftverhältnisses (Abgas-Lambda) erfolgt beispielsweise vor oder wahlweise nach dem Partikelfilter 46 beziehungsweise nach dem Drei-Wege-Katalysator 42, insbesondere auf geeignete Lambda-Werte mittels der beispielsweise als Bypassventil wirkenden Ventileinrichtung 60 und/oder mittels eines anderen Bypassventils und/oder mittels einer geeigneten Ladedruckanpassung (Sekundär-Lambda-Regelung des Abgas-Lambdas) zusätzlich zu einer Front-Kat-Regelung beziehungsweise -steuerung (Primär-Lambda-Regelung) des auch als Primär- oder Verbrennungs-Lambda bezeichneten Verbrennungsluftverhältnisses des jeweiligen Gemisches im jeweiligen Brennraum 20. Je nach Schaltstellung oder Position der Ventileinrichtung 60 ergibt sich der Betrieb als System zur Verdichterlufteinblasung oder Sekundärlufteinblasung. Dieselbe Baugruppe kann also je nach Erfordernis der Betriebsstrategie des Motors genutzt werden: In Teilbis Mittellast als Verdichterlufteinblasung zum Erwärmen und insbesondere Regenerieren des Partikelfilters 46, in der Start- und in der Warmlaufphase zur klassischen Sekundärlufteinblasung zum Erwärmen des Drei-Wege-Katalysators 42.
  • Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ventileinrichtung 60 durch genau ein vorzugsweise als Drei/Drei-Wege-Ventil ausgebildetes Ventil gebildet. Ferner ist es denkbar, dass die Ventileinrichtung 60 durch mehrere, separat voneinander ausgebildete und beispielsweise voneinander beabstandete, insbesondere einzelne, Ventile gebildet ist. Weiterhin ist es denkbar, ein Kombisystem aus Verdichterlufteinblasung, Sekundärlufteinblasung und Niederdruck-Abgasrückführung zu schaffen, insbesondere mittels eines zusätzlichen Rohrstrangs und/oder mittels eines zusätzlichen, beispielsweise als Ventil ausgebildeten Stellorgans.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Verbrennungskraftmaschine
    12
    Verbrennungsmotor
    14
    Motorgehäuse
    16
    Zylinder
    18
    Kolben
    20
    Brennraum
    22
    Einlasstrakt
    24
    Pfeil
    26
    Luftfilter
    28
    Messelement
    30
    Verdichter
    32
    Verdichterrad
    34
    Verdichtergehäuse
    36
    Ladeluftkühler
    38
    Drosselklappe
    40
    Abgastrakt
    42
    Drei-Wege-Katalysator
    44
    Abgasnachbehandlungskomponente
    46
    Partikelfilter
    48
    Drei-Wege-Katalysator
    50
    Luftführungseinrichtung
    52
    Pfeil
    54
    erste Führungsleitung
    56
    Pfeil
    58
    zweite Führungsleitung
    60
    Ventileinrichtung
    62
    Pfeil
    64
    Elektromotor
    66
    Abgasturbolader
    68
    Turbine
    70
    Turbinenrad
    72
    Turbinengehäuse
    74
    Umgehungseinrichtung
    76
    Umgehungsleitung
    78
    Ventilelement
    80
    Block
    82
    Pfeil
    84
    Block
    86
    Block
    88
    Pfeil
    90
    Pfeil
    92
    Block
    94
    Lambda-Sonde
    96
    Lambda-Sonde
    98
    Pfeil
    100
    Pfeil
    102
    Block
    104
    Pfeil
    106
    Pfeil
    108
    Block
    110
    Pfeil
    112
    Pfeil
    A
    Abzweigstelle
    A2
    zweite Abzweigstelle
    E1
    erste Einleitstelle
    E2
    zweite Einleitstelle
    V1
    erste Verbindungsstelle
    V2
    zweite Verbindungsstelle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10062377 A1 [0002]
    • DE 102016211274 A1 [0002]
    • DE 102016204691 A1 [0003]
    • DE 102016202799 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Verbrennungskraftmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem fremdgezündeten Verbrennungsmotor (10), welcher wenigstens einen Brennraum (20) aufweist, mit einem von Luft durchströmbaren Einlasstrakt (22), mittels welchem die den Einlasstrakt (22) durchströmende Luft in den Brennraum (20) einleitbar ist, mit wenigstens einem in dem Einlasstrakt (22) angeordneten Verdichter (30) zum Verdichten der den Einlasstrakt (22) durchströmenden und dem Brennraum (20) zuzuführenden Luft, mit einem von Abgas aus dem Brennraum (20) durchströmbaren Abgastrakt (40), in welchem wenigstens ein Drei-Wege-Katalysator (42) und wenigstens ein Partikelfilter (46) angeordnet sind, der stromab des Drei-Wege-Katalysators (42) angeordnet ist, und mit einer mit zumindest einem Teil der mittels des Verdichters (30) verdichteten Luft versorgbaren und dadurch zumindest von dem Teil der mittels des Verdichters (30) verdichteten Luft durchströmbaren Luftführungseinrichtung (50), mittels welcher die die Luftführungseinrichtung (50) durchströmende, verdichtete Luft zumindest teilweise an wenigstens einer stromauf des Partikelfilters (46) und stromab des Drei-Wege-Katalysators (42) angeordneten Einleitstelle (E1) in den Abgastrakt (40) einleitbar ist, gekennzeichnet durch wenigstens eine stromauf der Einleitstelle (E1), stromauf des Drei-Wege-Katalysators (42) und stromauf des Partikelfilters (46) angeordnete zweite Einleitstelle (E2), an welcher mittels der Luftführungseinrichtung (50) die die Luftführungseinrichtung (50) durchströmende und mittels des Verdichters (30) verdichtete Luft zumindest teilweise in den Abgastrakt (40) einleitbar ist.
  2. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungseinrichtung (50) eine Führungsleitung (54) aufweist, welche mit dem Einlasstrakt (22) an einer stromab des Verdichters (30) angeordneten Abzweigstelle (A) fluidisch verbunden ist, an welcher zumindest der Teil der mittels des Verdichters (30) verdichteten Luft aus dem Einlasstrakt (22) abzweigbar und in die Führungsleitung (54) und dadurch in die Luftführungseinrichtung (50) einleitbar ist, wodurch die Luftführungseinrichtung (50) zumindest mit dem Teil der mittels des Verdichters (30) verdichteten Luft versorgbar ist.
  3. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsleitung (54) an der ersten Einleitstelle (E1) fluidisch mit dem Abgastrakt (40) verbunden ist, wodurch mittels der Führungsleitung (54) die verdichtete, die Luftführungseinrichtung (50) durchströmende Luft zumindest teilweise an der ersten Einleitstelle (E1) in den Abgastrakt (40) einleitbar ist, wobei die Luftführungseinrichtung (50) eine von der Führungsleitung (54) abzweigende, fluidisch mit der Führungsleitung (54) verbundene und an der zweiten Einleitstelle (E2) fluidisch mit dem Abgastrakt (40) verbundene zweite Führungsleitung (58) aufweist, mittels welcher die verdichtete, die Luftführungseinrichtung (50) durchströmende Luft zumindest teilweise an der zweiten Einleitstelle (E2) in den Abgastrakt (40) einleitbar ist.
  4. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsleitung (54) an der zweiten Einleitstelle (E2) fluidisch mit dem Abgastrakt (40) verbunden ist, wodurch mittels der Führungsleitung (54) die verdichtete, die Luftführungseinrichtung (50) durchströmende Luft zumindest teilweise an der zweiten Einleitstelle (E2) in den Abgastrakt (40) einleitbar ist, wobei die Luftführungseinrichtung (50) eine von der Führungsleitung (54) abzweigende, fluidisch mit der Führungsleitung (54) verbundene und an der ersten Einleitstelle (E1) fluidisch mit dem Abgastrakt (40) verbundene zweite Führungsleitung (58) aufweist, mittels welcher die verdichtete, die Luftführungseinrichtung (50) durchströmende Luft zumindest teilweise an der ersten Einleitstell (E1) in den Abgastrakt (40) einleitbar ist.
  5. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsleitung (54) an der ersten Einleitstelle (E1) fluidisch mit dem Abgastrakt (40) verbunden ist, wodurch mittels der Führungsleitung (54) zumindest der Teil der mittels des Verdichters (30) verdichten Luft zumindest teilweise an der ersten Einleitstelle (E1) in den Abgastrakt (40)einleitbar ist, wobei die Luftführungseinrichtung (50) eine zweite Führungsleitung (58) aufweist, welche mit dem Einlasstrakt (22) an einer stromab des Verdichters (30) angeordneten und von der Abzweigstelle (A) beabstandeten zweiten Abzweigstelle fluidisch verbunden ist, an welcher zumindest ein zweiter Teil der mittels des Verdichters (30) verdichteten Luft aus dem Einlasstrakt (22) abzweigbar und in die zweite Führungsleitung (58) und dadurch in die Luftführungseinrichtung (50) einleitbar ist, wodurch die Luftführungseinrichtung (50) zumindest mit dem zweiten Teil der mittels des Verdichters (30) verdichteten Luft versorgbar ist, und wobei die zweite Führungsleitung (58) an der zweiten Einleitstelle (E2) fluidisch mit dem Abgastrakt (40) verbunden ist, wodurch mittels der zweiten Führungsleitung (58) zumindest der zweite Teil der mittels des Verdichters (30) verdichten Luft zumindest teilweise an der zweiten Einleitstelle (E2) in den Abgastrakt (40) einleitbar ist.
  6. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ventileinrichtung (60), mittels welcher eine Menge der verdichteten, an der jeweiligen Einleitstelle (E1, E2) in den Abgastrakt (40) einzuleitenden Luft einstellbar ist.
  7. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (60) als ein 3/3-Wegeventil ausgebildet ist.
  8. Verbrennungskraftmaschine (10) nach den Ansprüchen 7 und 3 oder nach den Ansprüchen 7 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Führungsleitung (58) über die Ventileinrichtung (60) mit verdichteter Luft aus der ersten Führungsleitung (54) versorgbar ist.
  9. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (30) wenigstens ein Verdichterrad (32) zum Verdichten der Luft aufweist, wobei dem Verdichterrad (32) ein Elektromotor (64) zugeordnet ist, mittels welchem das Verdichterrad (32) antreibbar ist.
  10. Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem fremdgezündeten Verbrennungsmotor (12), welcher wenigstens einen Brennraum (20) aufweist, mit einem von Luft durchströmbaren Einlasstrakt (22), mittels welchem die den Einlasstrakt (22) durchströmende Luft in den Brennraum (20) eingeleitet wird, mit wenigstens einem in dem Einlasstrakt (22) angeordneten Verdichter (30), mittels welchem die den Einlasstrakt (22) durchströmende Luft, die dem Brennraum (20) zugeführt wird, verdichtet wird, mit einem von Abgas aus dem Brennraum (20) durchströmbaren Abgastrakt (40), in welchem wenigstens ein Drei-Wege-Katalysator (42) und wenigstens ein Partikelfilter (46) angeordnet sind, der stromab des Drei-Wege-Katalysators (42) angeordnet ist, und mit einer Luftführungseinrichtung (50), welche mit zumindest einem Teil der mittels des Verdichters (30) verdichteten Luft versorgt und dadurch zumindest von dem Teil der mittels des Verdichters (30) verdichteten Luft durchströmt wird, wobei mittels der Luftführungseinrichtung (50) die die Luftführungseinrichtung (50) durchströmende, verdichtete Luft zumindest teilweise an wenigstens einer stromauf des Partikelfilters (46) und stromab des Drei-Wege-Katalysators (42) angeordneten Einleitstelle (E1) in den Abgastrakt (40) eingeleitet wird, gekennzeichnet durch wenigstens eine stromauf der Einleitstelle (E1), stromauf des Drei-Wege-Katalysators (42) und stromauf des Partikelfilters (46) angeordnete zweite Einleitstelle (E2), an welcher mittels der Luftführungseinrichtung (50) die die Luftführungseinrichtung (50) durchströmende und mittels des Verdichters (30) verdichtete Luft zumindest teilweise in den Abgastrakt (40) eingeleitet wird.
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