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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der Kaltstartemissionen eines Verbrennungsmotors sowie einen Verbrennungsmotor zur Durchführung eines solchen Verfahrens gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
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Die kontinuierliche Verschärfung der Abgasgesetzgebung stellt hohe Anforderungen an die Fahrzeughersteller, welche durch entsprechende Maßnahmen zur Verringerung der motorischen Rohemissionen und durch eine entsprechende Abgasnachbehandlung gelöst werden. Mit Einführung der Gesetzgebungsstufe EU6 wird für Ottomotoren ein Grenzwert für eine Partikelanzahl vorgeschrieben, der in vielen Fällen den Einsatz eines Ottopartikelfilters notwendig macht. Solche Rußpartikel entstehen besonders nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors aufgrund einer unvollständigen Verbrennung in Kombination mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis nach dem Kaltstart, kalter Zylinderwände sowie der heterogenen Gemischverteilung in den Brennräumen des Verbrennungsmotors. Im Gegensatz zur Beladung eines Dieselpartikelfilters erfolgt die Rußbeladung eines Ottopartikelfilters im Wesentlichen in Abhängigkeit der Brennraumtemperatur und nimmt mit zunehmender Brennraumtemperatur ab. Die Kaltstartphase ist somit maßgeblich für die Einhaltung der gesetzlich vorgeschriebenen Partikelgrenzwerte sowohl bezüglich der Partikelmasse als auch bezüglich der Partikelanzahl. Bei kalten Außentemperaturen, insbesondere bei Umgebungstemperaturen unterhalb von 0°C werden bei einem Ottomotor aufgrund der geringen Gemischhomogenisierung und Verdampfung des Kraftstoffs sowie der Startanreicherung besonders hohe Partikelemissionen emittiert. Zudem führt ein Kaltstart mit einem unterstöchiometrischen, fetten Verbrennungsluftverhältnis zu höheren Emissionen an Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC), da eine Konvertierung in Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf aufgrund des kalten Katalysators noch nicht möglich ist. Im Fahrbetrieb wird bei Kraftfahrzeugen mit einem Ottopartikelfilter dieser Ottopartikelfilter dann weiter mit Ruß beladen. Damit der Abgasgegendruck nicht zu stark ansteigt, muss dieser Ottopartikelfilter kontinuierlich oder periodisch regeneriert werden. Der Anstieg des Abgasgegendrucks kann zu einem Mehrverbrauch des Verbrennungsmotors, Leistungsverlust und einer Beeinträchtigung der Laufruhe bis hin zu Zündaussetzern führen. Um eine thermische Oxidation des im Ottopartikelfilter zurückgehaltenen Rußes mit Sauerstoff durchzuführen, ist ein hinreichend hohes Temperaturniveau in Verbindung mit gleichzeitig vorhandenem Sauerstoff in der Abgasanlage des Ottomotors notwendig. Da moderne Ottomotoren normalerweise ohne Sauerstoffüberschuss mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (λ=1) betrieben werden, sind dazu zusätzliche Maßnahmen erforderlich. Dazu kommen als Maßnahmen beispielsweise eine Temperaturerhöhung durch eine Zündwinkelverstellung, eine zeitweise Magerverstellung des Ottomotors, das Einblasen von Sekundärluft in die Abgasanlage oder eine Kombination dieser Maßnahmen infrage. Bevorzugt wird bislang eine Zündwinkelverstellung in Richtung spät in Kombination mit einer Magerverstellung des Ottomotors angewandt, da dieses Verfahren ohne zusätzliche Bauteile auskommt und in den meisten Betriebspunkten des Ottomotors eine ausreichende Sauerstoffmenge liefern kann.
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Bei sich weiter verschärfenden Abgasgesetzgebungen besteht ein technischer Lösungsansatz darin, die Kaltstartemissionen von Ottomotoren zu senken, da diese einen signifikanten Anteil der Emissionen im gesamten Fahrzyklus ausmachen. Diese Anforderung gewinnt an Bedeutung, wenn die Gültigkeitsstrecke einer innerstädtischen Real-Driving-Emissions-Fahrt weiter abgesenkt wird, da hierdurch der Anteil des Kaltstarts an Gewicht gewinnt. Als Lösung können entweder die Rohemissionen des Verbrennungsmotors gesenkt und/oder die Konvertierungsleistung der Abgasnachbehandlung verbessert werden. Eine Möglichkeit, die Effizienz der Abgasnachbehandlung in der Kaltstartphase zu erhöhen liegt darin, einen Drei-Wege-Katalysator schneller auf seine Betriebstemperatur aufzuheizen. Hierzu können innermotorisch, wie eine Verstellung des Zündwinkels, sowie außermotorische Maßnahmen, wie beispielsweise externe Heizelemente oder Abgasbrenner eingesetzt werden. Die außermotorischen Maßnahmen müssen dabei zielführend in das Abgasanlagenkonzept integriert werden, um eine möglichst schnelle und effiziente Aufheizung der Abgasnachbehandlungskomponenten zu erreichen.
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Die zukünftigen Emissionsgrenzwerte für die Abgasgesetzgebung EU7 erfordern neben einer hocheffizienten Abgasnachbehandlung auch eine starke Reduzierung der Rohemissionen. Insbesondere nach dem Motorkaltstart entstehen durch unvollständige Verbrennung aufgrund von ungünstigen Zünd- und Brennbedingungen im Brennraum erhöhte Rohemissionen, welche vor Erreichen der Light-Off-Temperatur der Abgasnachbehandlungskomponenten unkonvertiert in die Umwelt emittiert werden. Ein wesentlicher Treiber der Rohemissionen in der Kaltstartphase ist eine unzureichende Gemischaufbereitung und eine unvollständige Verbrennung.
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Zur Verbesserung der Kaltstartemissionen sind zunehmend Heizelemente in der Abgasanlage vorgesehen, welche den Zeitraum vom Start des Verbrennungsmotors bis zum Erreichen der Light-Off-Temperatur der Abgasnachbehandlungskomponenten verkürzen. Ein Vorheizen der Brennräume des Verbrennungsmotors ist dabei nicht vorgesehen, wodurch einem Anstieg der Rohemissionen in der Kaltstartphase nicht entgegengewirkt wird.
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Aus der
US 2014/0 100 728 A1 ist ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb aus einem Verbrennungsmotor und einem elektrischen Antriebsmotor bekannt. Dabei wird der Verbrennungsmotor vor dem Einschalten der Zündung und der Kraftstoffeinspritzung durch den elektrischen Antriebsmotor geschleppt und auf eine Drehzahl von 1000 U/min bis 1800 U/min beschleunigt, um den Verbrennungsmotor durch die Kompression von Luft in den Brennräumen vorzuheizen und somit die Kaltstartemissionen zu reduzieren.
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Die
US 2001/0 008 134 A1 beschreibt ein Verfahren zum Starten eines Verbrennungsmotors. Dabei wird in der Startphase der Einspritzdruck des Kraftstoffs bei der Einspritzung in die Brennräume erhöht, um eine feinere Zerstäubung des Kraftstoffs zu erreichen und somit die Zündbedingungen in der Kaltstartphase zu verbessern.
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Aus der
US 2010/0 024392 A1 sind ein Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoff-Direkteinspritzung in die Brennräume des Verbrennungsmotors und ein Verfahren zur Ansteuerung des Verbrennungsmotors bekannt. Dabei wird der Verbrennungsmotor in der Startphase des Verbrennungsmotors mit einer Einspritzung betrieben, welche mindestens zwei Teileinspritzungen umfasst. Dabei wird ein Drehmomentverlust durch einen ungünstigen Zündwinkel oder durch einen ungünstigen Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffs durch eine erhöhte Ladung in den Brennräumen des Verbrennungsmotors kompensiert.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Kaltstartemissionen eines Kraftfahrzeuges mit Verbrennungsmotor zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Reduzierung der Kaltstartemissionen eines Verbrennungsmotors mit mindestens einem Brennraum gelöst, welches folgende Schritte umfasst:
- - Anschleppen des Verbrennungsmotors auf eine Startdrehzahl, welche oberhalb einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors liegt,
- - Drehen des Verbrennungsmotors durch eine Starteinheit, bis der Verbrennungsmotor die Startdrehzahl erreicht hat, wobei
- - eine Kraftstoffeinspritzung in den mindestens einen Brennraum nach Erreichen der Startdrehzahl für mindestens zehn Arbeitsspiele des Verbrennungsmotors, vorzugsweise für mindestens 20 Arbeitsspiele des Verbrennungsmotor, ausgeblendet wird, und
- - Einspritzen eines Kraftstoffs in den mindestens einen Brennraum des Verbrennungsmotors und zünden eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in dem mindestens einen Brennraum.
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Durch das Anschleppen des Verbrennungsmotors und das Beschleunigen des Verbrennungsmotors auf eine Drehzahl über der Leerlaufdrehzahl wird Luft in den Brennräumen mehrfach komprimiert und nachfolgend wieder ausgeschoben, wodurch die Brennraumwände sich erwärmen. Ferner verbessert sich durch die erhöhte Drehzahl die Ladungsbewegung in den Brennräumen und somit nach Einblenden der Kraftstoffeinspritzung auch die Gemischaufbereitung in den Brennräumen, sodass die Kaltstartemissionen durch eine verbesserte Verbrennung reduziert werden können. Darüber hinaus werden die Wandwärmeverluste während der Kompression reduziert, wodurch die Verbrennung heißer und somit emissionsärmer abläuft.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklung des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens zur Reduzierung der Kaltstartemissionen eines Verbrennungsmotors möglich.
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In einer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor mit einem Abgasnachbehandlungssystem mit mindestens einer Abgasnachbehandlungskomponente verbunden ist, wobei mindestens eine Abgasnachbehandlungskomponente durch ein externes Heizmittel beheizbar ist. Dabei wird ein externes Beheizen der Abgasnachbehandlungskomponente mit dem Anschleppen des Verbrennungsmotors, vorzugsweise unmittelbar mit dem Anschleppen des Verbrennungsmotors, eingeleitet. Unter einem externen Beheizen ist in diesem Zusammenhang ein Beheizen der Abgasnachbehandlungskomponente zu verstehen, welches unabhängig vom Wärmeeintrag durch den Abgasstrom des Verbrennungsmotors, insbesondere durch ein elektrisches Heizelement oder einen Abgasbrenner, erfolgt. Dadurch kann die Zeitspanne, bis die Abgasnachbehandlungskomponente ihre Light-Off-Temperatur erreicht und insbesondere der Zeitraum, in welchem die Abgase des Verbrennungsmotors unkonvertiert in die Umgebung emittiert werden, verkürzt werden. Dadurch können die Kaltstartemissionen des Verbrennungsmotors weiter minimiert werden. Alternativ kann das externe Beheizen der Abgasnachbehandlungskomponente auch schon vor dem Anschleppen des Verbrennungsmotors, vorzugsweise 3 - 15 Sekunden vor dem Anschleppen des Verbrennungsmotors, eingeleitet werden, um die Abgasnachbehandlungskomponente bereits beim Start des Verbrennungsmotors soweit aufgeheizt zu haben, dass die Aufheizzeit bis zum Erreichen der Light-Off-Temperatur minimiert wird und die Abgasnachbehandlungskomponente beim Start des Verbrennungsmotors bestenfalls, zumindest abschnittsweise, schon diese Light-Off-Temperatur erreicht hat.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor mit einem Kraftstoffeinspritzsystem in Wirkverbindung steht, welches eine Kraftstoffhochdruckpumpe, einen Kraftstoffhochdruckspeicher und einen an dem mindestens einen Brennraum angeordneten Kraftstoffinjektor zur Einspritzung eines Kraftstoffs in den Brennraum umfasst, wobei ein Einspritzdruck des Kraftstoffs in der Startphase gegenüber einem Einspritzdruck im Normalbetrieb nach der Startphase bei gleichem Lastpunkt des Verbrennungsmotors erhöht wird. Durch eine Erhöhung des Einspritzdrucks kann eine feine Zerstäubung des Kraftstoffs in den Brennräumen des Verbrennungsmotors erreicht werden. Dadurch kann die Gemischbildung in der Kaltstartphase des Verbrennungsmotors verbessert werden, wodurch die Rohemissionen des Verbrennungsmotors in dieser Kaltstartphase reduziert werden können.
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In einer weiteren Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor in einer Kaltstartphase mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird. Durch eine Erhöhung der Luftmenge können die Rohemissionen, insbesondere die Emissionen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenstoffmonoxid verringert werden.
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Bevorzugt liegt das überstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis im Bereich 1,05 < λ < 1,25. In diesem Bereich ist sichergestellt, dass das Verbrennungsluftgemisch trotz des Luftüberschusses zündet und sich eine im Wesentlichen vollständige Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs sicherstellen lässt.
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Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das überstöchiometrische Verbrennungsluftverhältnis bis zum Erreichen einer Light-Off-Temperatur mindestens einer Abgasnachbehandlungskomponente, insbesondere einer extern beheizten Abgasnachbehandlungskomponente, beibehalten wird. Dadurch können die Rohemissionen reduziert werden, bis mindestens eine Abgasnachbehandlungskomponente zur effizienten Konvertierung der Schadstoffe zur Verfügung steht. Prinzipiell führt ein überstöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis zu einer erhöhten Emission an Stickoxiden, daher ist es vorteilhaft, den Verbrennungsmotor nach Erreichen der Light-Off-Temperatur der Abgasnachbehandlungskomponente mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis zu betreiben. Da in der Kaltstartphase die Brennraumtemperatur durch die noch vergleichsweise kalten Brennraumwände niedriger liegt als in dem nachfolgenden Normalbetrieb, liegt auch die mittlere Verbrennungstemperatur in den Brennräumen niedriger, sodass in dieser Phase vergleichsweise wenige Stickoxide entstehen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Motorlast des Verbrennungsmotors in der Kaltstartphase durch ein Zuschalten mindestens eines elektrischen Verbrauchers, insbesondere durch das Ankoppeln eines Generators, erhöht wird. Durch ein Zuschalten eines elektrischen Verbrauchers oder eines Generators kann die Motorlast erhöht werden, wodurch die Abgastemperatur bei gleicher Leistungsanforderung an den Verbrennungsmotor steigt. Dadurch können die Abgasnachbehandlungskomponenten schneller auf ihre Light-Off-Temperatur aufgeheizt werden, wodurch die Kaltstartphase, in welcher die Emissionen des Verbrennungsmotors unkonvertiert in die Umwelt emittiert werden, verkürzt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens liegt die Startdrehzahl in einem Bereich von 1000 U/min bis 2000 U/min, bevorzugt oberhalb von 1200 U/min, besonders bevorzugt oberhalb von 1500 U/min und die Leerlaufdrehzahl im Bereich von 600 U/min bis 900 U/min. Durch die erhöhte Drehzahl verbessert sich die Ladungsbewegung in dem mindestens einen Brennraum und somit die Gemischaufbereitung des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Starteinheit als ein Starter-Generator ausgeführt ist und der Starter-Generator den Verbrennungsmotor in der Kaltstartphase entlastet. Dadurch kann der Verbrennungsmotor bei der Erzeugung eines Antriebsmoments für ein Kraftfahrzeug unterstützt und in einem im Hinblick auf die Rohemissionen des Verbrennungsmotors optimalen Betriebspunkt betrieben werden.
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Ein weiterer Teilaspekt der Erfindung betrifft ein Motorsteuergerät mit einer Speichereinheit und einer Recheneinheit sowie mit einem in der Speichereinheit abgelegten maschinenlesbaren Programmcode, wobei das Motorsteuergerät dazu eingerichtet ist, ein solches Verfahren auszuführen, wenn der maschinenlesbare Programmcode durch die Recheneinheit des Motorsteuergeräts ausgeführt wird.
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Ein weiterer Teilaspekt der Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Brennraum sowie einem solchen Motorsteuergerät. Bei einem solchen Verbrennungsmotor können die Kaltstartemissionen durch eine verbesserte Verbrennung reduziert werden. Darüber hinaus werden die Wandwärmeverluste während der Kompression reduziert, wodurch die Verbrennung heißer und somit emissionsärmer abläuft und kraftstoffeffizienter abläuft.
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Die verschiedenen, in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Verbrennungsmotor mit einem Kraftstoffeinspritzsystem, einer Abgasanlage und einem Motorsteuergerät zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reduzierung der Kaltstartemissionen des Verbrennungsmotors, und
- 2 ein Ablaufdiagramm zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reduzierung der Kaltstartemissionen eines Verbrennungsmotors.
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1 zeigt einen Verbrennungsmotor 10 mit mindestens einem Brennraum 12, vorzugsweise mit mehreren Brennräumen 12. Der Verbrennungsmotor 10 ist als Ottomotor mit einer Kraftstoff-Direkteinspritzung in den Brennraum 12 ausgeführt. Dazu sind an dem Brennraum 12 ein Kraftstoffinjektor 14 zur Einspritzung eines Kraftstoffs in den Brennraum 12 sowie eine Zündkerze 16 zur Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in dem Brennraum 12 angeordnet. Der Brennraum 12 ist über einen Einlass 44 mit einem aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten Luftversorgungssystem verbunden. In dem Einlass 44 ist ein Einlassventil 46 angeordnet, um die Luftzufuhr in den Brennraum 12 zu steuern. Der Brennraum 12 wird durch einen Zylinder 58 begrenzt, in welchem ein Kolben 60 verschiebbar gelagert ist. Der Kolben 60 ist über ein Pleuel 62 mit einer Kurbelwelle 64 verbunden, welche eine oszillierende Auf- und Abbewegung des Kolbens 60 in eine Drehbewegung zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs übersetzt.
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Der Brennraum 12 ist ferner über einen Auslass18 mit einer Abgasanlage 20 verbunden. Dabei ist in dem Auslass 18 ein Auslassventil 48 angeordnet, mit welchem eine Verbindung von dem Brennraum 12 in die Abgasanlage 20 geöffnet und verschlossen werden kann. In der Abgasanlage 20 sind in Strömungsrichtung eines Abgasstroms des Verbrennungsmotors 10 durch die Abgasanlage 20 eine Turbine 24 eines Abgasturboladers 22 und mindestens eine Abgasnachbehandlungskomponente, bevorzugt ein motornaher erster Katalysator 26, besonders bevorzugt ein motornaher Drei-Wege-Katalysator und stromabwärts des motornahen ersten Katalysators 26 ein weiteren Katalysator 28 angeordnet. Zusätzlich kann als weitere Abgasnachbehandlungskomponente ein Partikelfilter 30 in der Abgasanlage 20 angeordnet sein. Ferner können ein Partikelfilter 30 und ein Katalysator 26, 28 auch als sogenannter Vier-Wege-Katalysator in einem Bauteil zusammengefasst sein. Ferner ist in der Abgasanlage 20 ein externes Heizmittel vorgesehen, über welches zumindest eine Abgasnachbehandlungskomponente 26, 28, 30 im Wesentlichen unabhängig vom Wärmeeintrag durch den Abgasstrom des Verbrennungsmotors 10 aufgeheizt werden kann. Das externe Heizmittel kann insbesondere als ein elektrisches Heizelement 32 oder ein Abgasbrenner 34 ausgeführt sein. In der Abgasanlage 20 können ein oder mehrere Abgassensoren 36 und/oder Temperatursensoren 38, insbesondere Sauerstoffsonden zur Steuerung des Verbrennungsluftverhältnisses in den Brennräumen 12 des Verbrennungsmotors 10 angeordnet sein.
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Der Kraftstoffinjektor 14 wird aus einem Kraftstoffhochdruckspeicher 42 mit Kraftstoff versorgt, welcher durch eine Kraftstoffhochdruckpumpe 40 mit Kraftstoff befüllt werden kann.
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Der Verbrennungsmotor 10 kann mit einer Starteinheit 50 gekoppelt werden, über welche der Verbrennungsmotor 10 gestartet werden kann. Die Starteinheit 50 kann einen konventionellen Starter 52 oder einen Starter-Generator 54 umfassen, welche mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeuges gekoppelt werden können. Der Verbrennungsmotor 10 steht mit einem Motorsteuergerät 70 in Wirkverbindung, über welches unter anderem die in den Brennraum 12 eingespritzte Kraftstoffmenge, der Einspritzzeitpunkt sowie der Zündzeitpunkt der Zündkerze 16 gesteuert werden können. Ferner können über das Motorsteuergerät 70 die Motordrehzahl sowie das Verbrennungsluftverhältnis in den Brennräumen 12 des Verbrennungsmotor geregelt werden. Das Motorsteuergerät 70 umfasst eine Speichereinheit 72 und eine Recheneinheit 74. In der Speichereinheit 72 ist ein maschinenlesbarer Programmcode 76 abgelegt, welcher bei einer Ausführung durch die Recheneinheit 74 des Motorsteuergeräts den Verbrennungsmotor 10 steuert und insbesondere ein in dem nachfolgenden Abschnitt beschriebenes Verfahren zur Reduzierung der Kaltstartemissionen des Verbrennungsmotors 10 ausführt.
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In 2 ist ein Ablaufdiagramm zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reduzierung der Kaltstartemissionen eines Verbrennungsmotors 10 dargestellt. In einem ersten Verfahrensschritt <100> wird der Verbrennungsmotor 10 durch eine Starteinheit 50, insbesondere einen konventionellen Starter 52 oder eines Starter-Generators 54 auf eine Startdrehzahl nS geschleppt. Parallel wird in einem Verfahrensschritt <110> eine externes Heizmittel, insbesondere ein elektrisches Heizelement 32 oder ein Abgasbrenner 34 in der Abgasanlage 20 aktiviert, um eine Abgasnachbehandlungskomponente 26, 28, 30 möglichst schnell und im Wesentlichen unabhängig vom Wärmeeintrag durch den Abgasstrom des Verbrennungsmotors 10 auf ihre Light-Off-Temperatur aufzuheizen. Die Startdrehzahl ns liegt dabei oberhalb von 1000 U/min, vorzugsweise oberhalb von 1200 U/min, besonders bevorzugt oberhalb von 1500 U/min. In einem Verfahrensschritt <120> wird der Verbrennungsmotor 10 für mindestens zehn Umdrehungen weiter durch die Starteinheit 50 geschleppt, wobei eine Kraftstoffeinspritzung durch den Injektor 14 in den mindestens einen Brennraum 12 abgeschaltet bleibt. Durch das Anschleppen des Verbrennungsmotors 10 und das Beschleunigen des Verbrennungsmotors 10 auf eine Drehzahl über der Leerlaufdrehzahl nL wird Luft in den Brennräumen 12 mehrfach komprimiert und nachfolgend wieder ausgeschoben, wodurch die Brennraumwände sich erwärmen. Ferner verbessert sich durch die erhöhte Drehzahl die Ladungsbewegung in den Brennräumen 12 und somit nach Einblenden der Kraftstoffeinspritzung auch die Gemischaufbereitung in den Brennräumen 12, sodass die Kaltstartemissionen durch eine verbesserte Verbrennung reduziert werden können. Darüber hinaus werden die Wandwärmeverluste während der Kompression reduziert, wodurch die Verbrennung heißer und somit emissionsärmer abläuft. In einem Verfahrensschritt <130> wird die Kraftstoffeinspritzung durch den Kraftstoffinjektor 14 und die Zündung aktiviert, sodass ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Brennraum 12 durch die Zündkerze 16 gezündet wird. Ferner kann in einem Verfahrensschritt <140> das Verbrennungsluftverhältnis in Richtung eines überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnisses verstellt werden, um die Rohemissionen in der Kaltstartphase des Verbrennungsmotors zu verringern. Hat die Abgasnachbehandlungskomponente 26, 28, 30 ihre Light-Off-Temperatur erreicht und ist eine effiziente Konvertierung der im Abgasstrom des Verbrennungsmotors 10 enthaltenen Schadstoffe möglich, so wird das Verbrennungsluftverhältnis in einem Verfahrensschritt <150> auf ein stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis verstellt und der Verbrennungsmotor 10 in einen Normalbetrieb überführt. Ferner können in einem Verfahrensschritt <160> die externen Heizmittel 32, 34 zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungskomponenten 26, 28, 30 abgeschaltet werden, da ab diesem Zeitpunkt eine hinreichende Erwärmung der Abgasnachbehandlungskomponenten 26, 28, 30 durch den Abgasstrom des Verbrennungsmotors 10 erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verbrennungsmotor
- 12
- Brennraum
- 14
- Kraftstoffinjektor
- 16
- Zündkerze
- 18
- Auslass
- 20
- Abgasanlage
- 22
- Abgasturbolader
- 24
- Turbine
- 26
- motornaher erster Katalysator
- 28
- zweiter Katalysator
- 30
- Partikelfilter
- 32
- elektrisches Heizelement
- 34
- Abgasbrenner
- 36
- Abgassensor
- 38
- Temperatursensor
- 40
- Kraftstoffhochdruckpumpe
- 42
- Kraftstoffhochdruckspeicher
- 44
- Einlass
- 46
- Einlassventil
- 48
- Auslassventil
- 50
- Starteinheit
- 52
- Starter
- 54
- Starter-Generator
- 56
- elektrischer Antriebsmotor
- 58
- Zylinder
- 60
- Kolben
- 62
- Pleuel
- 64
- Kurbelwelle
- 70
- Motorsteuergerät
- 72
- Speichereinheit
- 74
- Recheneinheit
- 76
- Programmcode
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2014/0100728 A1 [0006]
- US 2001/0008134 A1 [0007]
- US 2010/0024392 A1 [0008]