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DE102021006070A1 - Method for operating a motor vehicle - Google Patents

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DE102021006070A1 DE102021006070.9A DE102021006070A DE102021006070A1 DE 102021006070 A1 DE102021006070 A1 DE 102021006070A1 DE 102021006070 A DE102021006070 A DE 102021006070A DE 102021006070 A1 DE102021006070 A1 DE 102021006070A1
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Maroje Matana
Nils Brinkert
Frank Engmann
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Mercedes Benz Group AG
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Mercedes Benz Group AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine (2), einen Abgasturbolader (3) und einen Kühlkreislauf (4), wobei der Abgasturbolader (3) eine Turbine (5) und einen Verdichter (6) aufweist, wobei eine Ansaugluftleitung (9) dem Verdichter (6) Ansaugluft zuführt, der die Ansaugluft verdichtet und über eine Ladeluftleitung (11) und eine Drosselklappe (12) der Verbrennungskraftmaschine (2) zuführt, wobei ein Verbrennungsluft-Bypass (13) mit einem elektronischen Schubumluftventil (14) vorgesehen ist, der die Ladeluftleitung (11) unter Umgehung des Verdichters (6) mit der Ansaugluftleitung (9) verbindet, wobei der Kühlkreislauf (4) eine Kühlflüssigkeit durch Kühlkanäle in einem Verdichtergehäuse des Verdichters (6) und Kühlkanäle in der Verbrennungskraftmaschine (2) und anschließend zu einem Heizungswärmetauscher (19) zur Heizung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs und von dort wieder zurück zum Verdichtergehäuse führt, wobei bei einem Start der Verbrennungskraftmaschine (2) das Schubumluftventil (14) so gesteuert und/oder geregelt wird, dass vom Verdichter (6) verdichtete Verbrennungsluft aus der Ladeluftleitung (11) zurück in die Ansaugluftleitung (9) geführt wird und so durch den Verdichter (6) zirkuliert, wobei in diesem Betriebsmodus die Drosselklappe (12) nur so weit geöffnet ist oder wird, dass der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (2) sichergestellt bleibt.

Figure DE102021006070A1_0000
The invention relates to a method for operating a motor vehicle, comprising an internal combustion engine (2), an exhaust gas turbocharger (3) and a cooling circuit (4), the exhaust gas turbocharger (3) having a turbine (5) and a compressor (6), wherein a The intake air line (9) supplies intake air to the compressor (6), which compresses the intake air and supplies it to the internal combustion engine (2) via a charge air line (11) and a throttle valve (12), with a combustion air bypass (13) having an electronic diverter valve (14 ) is provided, which connects the charge air line (11) to the intake air line (9), bypassing the compressor (6), the cooling circuit (4) conveying a cooling liquid through cooling ducts in a compressor housing of the compressor (6) and cooling ducts in the internal combustion engine (2 ) and then to a heating heat exchanger (19) for heating an interior of the motor vehicle and from there back to the compressor housing, wherein when the internal combustion engine (2) starts, the blow-off valve (14) is controlled and/or regulated in such a way that the compressor ( 6) Compressed combustion air is routed from the charge air line (11) back into the intake air line (9) and thus circulates through the compressor (6), whereby in this operating mode the throttle valve (12) is or is only opened so far that the operation of the Internal combustion engine (2) remains ensured.
Figure DE102021006070A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for operating a motor vehicle according to the preamble of claim 1.

DE 10 2010 064 233 A1 beschreibt einen Abgasturbolader, der ein Turbinengehäuse aufweist und mit einem im Turbinengehäuse angeordneten Wastegate ausgestattet ist. Das Turbinengehäuse ist wassergekühlt. Ein elektrischer Wastegate-Steller ist integrierter Bestandteil des Turbinengehäuses. DE 10 2010 064 233 A1 describes an exhaust gas turbocharger which has a turbine housing and is equipped with a wastegate arranged in the turbine housing. The turbine housing is water-cooled. An electrical wastegate actuator is an integral part of the turbine housing.

Durch die Kühlung des Turbinengehäuses erhöht sich die benötigte Menge an Kühlmittel. Beim Start des Kraftfahrzeugs muss daher für eine spürbare Heizung des Innenraums des Kraftfahrzeugs eine größere Menge Kühlmittel erwärmt werden.Cooling the turbine housing increases the amount of coolant required. Therefore, when the motor vehicle is started, a larger quantity of coolant has to be heated for a noticeable heating of the interior of the motor vehicle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs anzugeben.The invention is based on the object of specifying a novel method for operating a motor vehicle.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs angegeben, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine, einen Abgasturbolader und einen Kühlkreislauf, wobei der Abgasturbolader eine Turbine und einen Verdichter aufweist, die auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind, wobei die Verbrennungskraftmaschine an eine Verbrennungsluftversorgung angeschlossen ist, bei der eine Ansaugluftleitung dem Verdichter Ansaugluft zuführt, der die Ansaugluft verdichtet und über eine Ladeluftleitung und eine Drosselklappe der Verbrennungskraftmaschine zuführt, wobei ein Verbrennungsluft-Bypass mit einem elektronischen Schubumluftventil vorgesehen ist, der die Ladeluftleitung unter Umgehung des Verdichters mit der Ansaugluftleitung verbindet, wobei der Kühlkreislauf eine Kühlflüssigkeit durch Kühlkanäle in einem Verdichtergehäuse des Verdichters und Kühlkanäle in der Verbrennungskraftmaschine und anschließend zu einem Heizungswärmetauscher zur Heizung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs und von dort wieder zurück zum Verdichtergehäuse führt. Erfindungsgemäß wird bei einem Start der Verbrennungskraftmaschine das Schubumluftventil so gesteuert und/oder geregelt, dass vom Verdichter verdichtete Verbrennungsluft aus der Ladeluftleitung zurück in die Ansaugluftleitung geführt wird und so durch den Verdichter zirkuliert, wobei in diesem Betriebsmodus die Drosselklappe nur so weit geöffnet ist oder wird, dass der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine sichergestellt bleibt.According to the invention, a method for operating a motor vehicle is specified, comprising an internal combustion engine, an exhaust gas turbocharger and a cooling circuit, the exhaust gas turbocharger having a turbine and a compressor which are arranged on a common shaft, the internal combustion engine being connected to a combustion air supply, in which one The intake air line supplies intake air to the compressor, which compresses the intake air and supplies it to the internal combustion engine via a charge air line and a throttle valve, with a combustion air bypass being provided with an electronic diverter valve that connects the charge air line to the intake air line, bypassing the compressor, with the cooling circuit containing a coolant through cooling ducts in a compressor housing of the compressor and cooling ducts in the internal combustion engine and then to a heating heat exchanger for heating an interior of the motor vehicle and from there back to the compressor housing. According to the invention, when the internal combustion engine is started, the diverter valve is controlled and/or regulated in such a way that combustion air compressed by the compressor is routed from the charge air line back into the intake air line and thus circulates through the compressor, with the throttle valve only being or being opened so far in this operating mode that the operation of the internal combustion engine remains ensured.

Dabei wird die sich vor der fast geschlossenen Drosselklappe stauende warme Luft größtenteils über den Verbrennungsluft-Bypass zum Verdichter zurückgeführt. Im Verdichter wird die bereits warme Luft durch Verdichtung weiter erwärmt. Dadurch wird der Verdichter, insbesondere das Verdichtergehäuse, mit einem großen Gradienten aufgeheizt, so dass sich auch das Kühlmittel aufheizt und dementsprechend die Heizung des Innenraums des Kraftfahrzeugs schneller spürbar ist, insbesondere beim Kaltstart im Winter.Most of the warm air accumulating in front of the almost closed throttle valve is fed back to the compressor via the combustion air bypass. In the compressor, the already warm air is further heated by compression. As a result, the compressor, in particular the compressor housing, is heated with a large gradient, so that the coolant also heats up and accordingly the heating of the interior of the motor vehicle can be felt more quickly, especially during a cold start in winter.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing.

Dabei zeigt:

  • 1 eine schematische Ansicht einer Motoranordnung, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine, einen Abgasturbolader und einen Kühlkreislauf.
It shows:
  • 1 a schematic view of an engine arrangement comprising an internal combustion engine, an exhaust gas turbocharger and a cooling circuit.

1 ist eine schematische Ansicht einer Motoranordnung 1, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine 2, einen Abgasturbolader 3 und einen Kühlkreislauf 4, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. 1 is a schematic view of an engine arrangement 1, comprising an internal combustion engine 2, an exhaust gas turbocharger 3 and a cooling circuit 4, in particular for a motor vehicle.

Der Abgasturbolader 3 weist eine Turbine 5 und einen Verdichter 6 auf, die auf einer gemeinsamen Welle 7 angeordnet sind. Die Welle 7 ist in einem wassergekühlten Lager 8 geführt.The exhaust gas turbocharger 3 has a turbine 5 and a compressor 6 which are arranged on a common shaft 7 . The shaft 7 is guided in a water-cooled bearing 8 .

Die Verbrennungskraftmaschine 2 ist an eine Verbrennungsluftversorgung angeschlossen, bei der eine Ansaugluftleitung 9 ein im Folgenden als Verbrennungsluft bezeichnetes Gasgemisch aus Luft von einem Luftfilter (nicht gezeigt) und Abgasen aus einer Abgasrückführung 10, dem Verdichter 6 zuführt, der die Verbrennungsluft verdichtet und über eine Ladeluftleitung 11 und eine Drosselklappe 12 der Verbrennungskraftmaschine 2 zuführt. Ferner ist ein Verbrennungsluft-Bypass 13 mit einem Schubumluftventil 14 vorgesehen, der die Ladeluftleitung 11 unter Umgehung des Verdichters 6 mit der Ansaugluftleitung 9 verbindet. Das Schubumluftventil 14 ist beispielsweise als ein elektronisches Schubumluftventil 14 ausgebildet. Das Schubumluftventil 14 kann am Verdichtergehäuse angeordnet sein und hat primär im Betrieb des Abgasturboladers 3 die Aufgabe, im Falle eines negativen Lastsprungs den Verbrennungsluft-Bypass 13 um den Verdichter 6 zu öffnen, um überschüssigen Ladedruck abzublasen.The internal combustion engine 2 is connected to a combustion air supply, in which an intake air line 9 supplies a gas mixture, referred to below as combustion air, consisting of air from an air filter (not shown) and exhaust gases from an exhaust gas recirculation system 10, to the compressor 6, which compresses the combustion air, and via a charge air line 11 and a throttle valve 12 of the internal combustion engine 2 feeds. Furthermore, a combustion air bypass 13 with a diverter valve 14 is provided, which connects the charge air line 11 to the intake air line 9 , bypassing the compressor 6 . The diverter valve 14 is designed, for example, as an electronic diverter valve 14 . The overrun air recirculation valve 14 can be arranged on the compressor housing and has the primary task of opening the combustion air bypass 13 around the compressor 6 in the event of a negative load step during operation of the exhaust gas turbocharger 3 in order to blow off excess boost pressure.

Die Verbrennungskraftmaschine 2 weist einen Abgasauslass 15, beispielsweise einen Krümmer, auf, über den Abgase der Verbrennung der Turbine 5 zugeleitet werden, die den Verdichter 6 antreibt. Stromabwärts der Turbine 5 werden die Abgase in eine Abgasanlage 16 eingeleitet. Ein Abgas-Bypass 17 mit einem Bypassventil 18 (Wastegate) verbindet den Abgasauslass 15 unter Umgehung der Turbine 5 mit der Abgasanlage 16.The internal combustion engine 2 has an exhaust gas outlet 15, for example a bend mer, on which exhaust gases are fed to the combustion of the turbine 5, which drives the compressor 6. The exhaust gases are introduced into an exhaust system 16 downstream of the turbine 5 . An exhaust gas bypass 17 with a bypass valve 18 (wastegate) connects the exhaust gas outlet 15, bypassing the turbine 5, to the exhaust system 16.

Der Kühlkreislauf 4 führt eine Kühlflüssigkeit, insbesondere Kühlwasser, das durch Kühlkanäle im Verdichter 6, insbesondere in einem Verdichtergehäuse, das wassergekühlte Lager 8 und Kühlkanäle in der Verbrennungskraftmaschine 2 geführt wird, und anschließend in einem inneren Kühlkreislauf zu einem Heizungswärmetauscher 19 zur Heizung eines Innenraums (Kabine) des Kraftfahrzeugs und von dort wieder zurück zum Verdichter 6, und in einem äußeren Kühlkreislauf über ein Thermostatventil 20 zu einem Kühler (nicht dargestellt) geführt wird.The cooling circuit 4 carries a cooling liquid, in particular cooling water, which is guided through cooling ducts in the compressor 6, in particular in a compressor housing, the water-cooled bearing 8 and cooling ducts in the internal combustion engine 2, and then in an inner cooling circuit to a heating heat exchanger 19 for heating an interior ( Cabin) of the motor vehicle and from there back to the compressor 6, and in an external cooling circuit via a thermostatic valve 20 to a cooler (not shown).

Durch die Kühlung des Verdichters 6 und des Lagers 8 erhöht sich die benötigte Menge an Kühlmittel. Beim Start des Kraftfahrzeugs muss daher für eine spürbare Heizung des Innenraums des Kraftfahrzeugs eine größere Menge Kühlmittel erwärmt werden.The cooling of the compressor 6 and the bearing 8 increases the amount of coolant required. Therefore, when the motor vehicle is started, a larger quantity of coolant has to be heated for a noticeable heating of the interior of the motor vehicle.

Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren wird beim Start des Kraftfahrzeugs das Schubumluftventil 14 so gesteuert, dass vom Verdichter 6 verdichtete Verbrennungsluft aus der Ladeluftleitung 11 zurück in die Ansaugluftleitung 9 geführt wird und so durch den Verdichter 6 zirkuliert. In diesem Betriebsmodus ist die Drosselklappe 12 nur so weit geöffnet, dass der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 2 sichergestellt bleibt. Dabei ist das Schubumluftventil 14 geöffnet und die sich vor der fast geschlossenen Drosselklappe 12 stauende warme Luft wird größtenteils über den Verbrennungsluft-Bypass 13 zum Verdichter 6 zurückgeführt. Im Verdichter 6 wird die bereits warme Luft durch Verdichtung weiter erwärmt. Dadurch wird der Verdichter 6, insbesondere das Verdichtergehäuse, mit einem großen Gradienten aufgeheizt, so dass sich auch das Kühlmittel aufheizt und dementsprechend die Heizung des Innenraums des Kraftfahrzeugs schneller spürbar ist, insbesondere beim Kaltstart im Winter.According to a method according to the invention, when the motor vehicle starts, the diverter valve 14 is controlled in such a way that the combustion air compressed by the compressor 6 is routed from the charge air line 11 back into the intake air line 9 and thus circulates through the compressor 6 . In this operating mode, the throttle flap 12 is only opened far enough for the internal combustion engine 2 to continue to operate. In this case, the diverter valve 14 is open and the warm air that is accumulating in front of the almost closed throttle flap 12 is largely returned to the compressor 6 via the combustion air bypass 13 . In the compressor 6, the already warm air is further heated by compression. As a result, the compressor 6, in particular the compressor housing, is heated with a large gradient, so that the coolant also heats up and accordingly the heating of the interior of the motor vehicle can be felt more quickly, especially during a cold start in winter.

BezugszeichenlisteReference List

11
Motoranordnungengine arrangement
22
Verbrennungskraftmaschineinternal combustion engine
33
Abgasturboladerexhaust gas turbocharger
44
Kühlkreislaufcooling circuit
55
Turbineturbine
66
Verdichtercompressor
77
WelleWave
88th
Lagercamp
99
Ansaugluftleitungintake air line
1010
Abgasrückführungexhaust gas recirculation
1111
Ladeluftleitungcharge air line
1212
Drosselklappethrottle
1313
Verbrennungsluft-BypassCombustion air bypass
1414
Schubumluftventildiverter valve
1515
Abgasauslassexhaust outlet
1616
Abgasanlageexhaust system
1717
Abgas-Bypassexhaust bypass
1818
Bypassventilbypass valve
1919
Heizungswärmetauscherheating heat exchanger
2020
Thermostatventilthermostatic valve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102010064233 A1 [0002]DE 102010064233 A1 [0002]

Claims (3)

Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine (2), einen Abgasturbolader (3) und einen Kühlkreislauf (4), wobei der Abgasturbolader (3) eine Turbine (5) und einen Verdichter (6) aufweist, die auf einer gemeinsamen Welle (7) angeordnet sind, wobei die Verbrennungskraftmaschine (2) an eine Verbrennungsluftversorgung angeschlossen ist, bei der eine Ansaugluftleitung (9) dem Verdichter (6) Ansaugluft zuführt, der die Ansaugluft verdichtet und über eine Ladeluftleitung (11) und eine Drosselklappe (12) der Verbrennungskraftmaschine (2) zuführt, wobei ein Verbrennungsluft-Bypass (13) mit einem elektronischen Schubumluftventil (14) vorgesehen ist, der die Ladeluftleitung (11) unter Umgehung des Verdichters (6) mit der Ansaugluftleitung (9) verbindet, wobei der Kühlkreislauf (4) eine Kühlflüssigkeit durch Kühlkanäle in einem Verdichtergehäuse des Verdichters (6) und Kühlkanäle in der Verbrennungskraftmaschine (2) und anschließend zu einem Heizungswärmetauscher (19) zur Heizung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs und von dort wieder zurück zum Verdichtergehäuse führt, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Start der Verbrennungskraftmaschine (2) das Schubumluftventil (14) so gesteuert und/oder geregelt wird, dass vom Verdichter (6) verdichtete Verbrennungsluft aus der Ladeluftleitung (11) zurück in die Ansaugluftleitung (9) geführt wird und so durch den Verdichter (6) zirkuliert, wobei in diesem Betriebsmodus die Drosselklappe (12) nur so weit geöffnet ist oder wird, dass der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (2) sichergestellt bleibt.Method for operating a motor vehicle, comprising an internal combustion engine (2), an exhaust gas turbocharger (3) and a cooling circuit (4), the exhaust gas turbocharger (3) having a turbine (5) and a compressor (6) which are mounted on a common shaft ( 7), the internal combustion engine (2) being connected to a combustion air supply system in which an intake air line (9) feeds intake air to the compressor (6), which compresses the intake air and via a charge air line (11) and a throttle valve (12) internal combustion engine (2), a combustion air bypass (13) with an electronic diverter valve (14) being provided, which connects the charge air line (11) to the intake air line (9), bypassing the compressor (6), the cooling circuit (4th ) a cooling liquid through cooling ducts in a compressor housing of the compressor (6) and cooling ducts in the internal combustion engine (2) and then to a heating heat exchanger (19) for heating an interior of the motor vehicle and from there back to the compressor housing, characterized in that in a When the internal combustion engine (2) starts, the diverter valve (14) is controlled and/or regulated in such a way that combustion air compressed by the compressor (6) is routed out of the charge air line (11) back into the intake air line (9) and thus through the compressor (6) circulates, wherein in this operating mode the throttle valve (12) is or is only opened to such an extent that the operation of the internal combustion engine (2) remains ensured. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine (2) durchgeführt wird.procedure after claim 1 , characterized in that the method is carried out during a cold start of the internal combustion engine (2). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei winterlichen Umgebungsbedingungen durchgeführt wird.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the method is carried out in winter ambient conditions.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010064233A1 (en) 2010-12-28 2012-06-28 Continental Automotive Gmbh Exhaust gas turbocharger with water-cooled turbine housing with integrated electric wastegate actuator

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DE102010064233A1 (en) 2010-12-28 2012-06-28 Continental Automotive Gmbh Exhaust gas turbocharger with water-cooled turbine housing with integrated electric wastegate actuator

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