DE102019206085A1 - Method for operating an internal combustion engine, internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (1) mit einem Katalysator (2), der bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors (1) vor dem Motorstart mit Hilfe einer Heizvorrichtung (3) aufgeheizt wird, so dass die Betriebstemperatur des Katalysators (2) schneller erreicht wird. Erfindungsgemäß wird mit Hilfe der Heizvorrichtung (3) ein Frischluftmassenstrom erwärmt oder ein Abgasmassenstrom erzeugt und dem Katalysator (2) zum Aufheizen zugeführt, wobei die Heizvorrichtung (3) durch einen elektrischen Turbolader (4) mit Frischluft versorgt wird.Die Erfindung betrifft ferner einen Verbrennungsmotor (1).The invention relates to a method for operating an internal combustion engine (1) with a catalytic converter (2) which, when the internal combustion engine (1) is cold-started, is heated with the aid of a heating device (3) before the engine starts, so that the operating temperature of the catalytic converter (2) is reached faster. According to the invention, a fresh air mass flow is heated with the aid of the heating device (3) or an exhaust gas mass flow is generated and fed to the catalyst (2) for heating, the heating device (3) being supplied with fresh air by an electric turbocharger (4). The invention also relates to an internal combustion engine (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Verbrennungsmotor, der insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist bzw. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1. In addition, the invention relates to an internal combustion engine which is particularly suitable for performing the method according to the invention or can be operated according to the method according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Zur Reduzierung der Schadstoffemissionen eines Verbrennungsmotors werden die Abgase über einen Abgasstrang einem Katalysator zugeführt. Der Katalysator soll schädliche Gase in unschädliche Gase umwandeln, bevor diese an die Umgebung abgegeben werden. Die Effizienz des Katalysators hängt dabei von der jeweiligen Betriebstemperatur ab. Ist die optimale Betriebstemperatur noch nicht erreicht, beispielsweise bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors, kann der Katalysator nicht effizient arbeiten.To reduce the pollutant emissions of an internal combustion engine, the exhaust gases are fed to a catalytic converter via an exhaust system. The catalyst is supposed to convert harmful gases into harmless gases before they are released into the environment. The efficiency of the catalyst depends on the respective operating temperature. If the optimum operating temperature has not yet been reached, for example when starting the internal combustion engine from cold, the catalytic converter cannot work efficiently.

Dies ist allgemein bekannt, so dass bereits Maßnahmen vorgeschlagen wurden, die bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors den Katalysator schneller auf Betriebstemperatur bringen sollen. Beispielsweise kann der Katalysator über einen speziellen Motorbetrieb (Zündwinkelverstellung, Drehzahlanhebung) aufgeheizt werden, um heißere Abgase und mehr Massenstrom zu erzeugen. In einigen Fällen kommt eine Sekundärluftpumpe zum Einsatz, um zusätzlich Sauerstoff zu liefern, damit die unverbrannten Kohlenwasserstoffe (bei zusätzlicher Gemischanfettung) vor dem Katalysator nachoxidieren. Dies hat ebenfalls ein schnelleres Aufheizen des Katalysators zur Folge. Bekannt ist ferner der Einsatz einer elektrischen Heizung, die den Katalysator nach einem Kaltstart zusätzlich heizt.This is generally known, so that measures have already been proposed which are intended to bring the catalytic converter to operating temperature more quickly when the internal combustion engine is cold started. For example, the catalytic converter can be heated up via a special engine operation (ignition angle adjustment, speed increase) in order to generate hotter exhaust gases and more mass flow. In some cases, a secondary air pump is used to supply additional oxygen so that the unburned hydrocarbons (with additional enrichment of the mixture) oxidize before the catalytic converter. This also results in faster heating of the catalyst. It is also known to use an electrical heater that additionally heats the catalytic converter after a cold start.

Aus der US 2013/0125543 A1 geht beispielsweise eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors mit einer Heizvorrichtung zum Aufheizen eines Katalysators hervor, die einen Brenner umfasst. Im Brenner erzeugtes Abgas wird dem Katalysator zum Aufheizen zugeführt. Ein Zusatzverdichter stellt dabei die Versorgung des Brenners mit Fischluft sicher.From the US 2013/0125543 A1 shows, for example, an exhaust system of an internal combustion engine with a heating device for heating up a catalytic converter which comprises a burner. Exhaust gas generated in the burner is fed to the catalytic converter for heating. An additional compressor ensures that the burner is supplied with fish air.

Aus der DE 10 2017 113 366 A1 ist darüber hinaus ein Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors bekannt, bei dem ein mittels eines elektrischen Heizelements beheizbarer Katalysator zum Einsatz gelangt. Mit Hilfe des elektrischen Heizelements kann der Katalysator bereits vor dem eigentlichen Motorstart aufgeheizt werden, so dass sich die Aufheizphase verkürzt. Ein weiterer Katalysator, der stromabwärts des ersten Katalysators angeordnet ist, kann ggf. mit einem Brenner aufgeheizt werden, der über eine Sekundärluftpumpe mit Frischluft versorgt wird. Das Abgas des Brenners wird hierzu zwischen den beiden Katalysatoren in einen Abgaskanal eingeleitet.From the DE 10 2017 113 366 A1 In addition, a method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine is known in which a catalytic converter that can be heated by means of an electrical heating element is used. With the help of the electrical heating element, the catalytic converter can be heated up before the engine is actually started, so that the heating-up phase is shortened. A further catalytic converter, which is arranged downstream of the first catalytic converter, can optionally be heated with a burner which is supplied with fresh air via a secondary air pump. For this purpose, the exhaust gas from the burner is introduced into an exhaust gas duct between the two catalytic converters.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Effizienz eines Katalysators bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors weiter zu erhöhen.On the basis of the prior art mentioned above, the present invention is based on the object of further increasing the efficiency of a catalytic converter when the internal combustion engine is cold started.

Zur Lösung der Aufgabe werden das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie der Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 5 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.To achieve the object, the method with the features of claim 1 and the internal combustion engine with the features of claim 5 are proposed. Advantageous further developments of the invention can be found in the respective subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einem Katalysator. Bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors wird vor dem Motorstart der Katalysator mit Hilfe einer Heizvorrichtung aufgeheizt, so dass die Betriebstemperatur des Katalysators schneller erreicht wird. Erfindungsgemäß wird mit Hilfe der Heizvorrichtung ein Frischluftmassenstrom erwärmt oder ein Abgasmassenstrom erzeugt und dem Katalysator zum Aufheizen zugeführt. Die Heizvorrichtung wird dabei durch einen elektrischen Turbolader mit Frischluft versorgt.A method for operating an internal combustion engine with a catalytic converter is proposed. In the case of a cold start of the internal combustion engine, the catalytic converter is heated with the aid of a heating device before the engine is started, so that the operating temperature of the catalytic converter is reached more quickly. According to the invention, a fresh air mass flow is heated with the aid of the heating device or an exhaust gas mass flow is generated and fed to the catalytic converter for heating. The heating device is supplied with fresh air by an electric turbocharger.

Dadurch, dass der Katalysator bereits vor dem eigentlichen Motorstart aufgeheizt wird, wird die optimale Betriebstemperatur des Katalysators früher erreicht. Das heißt, das schädliche Gase, wie beispielsweise Kohlenmonoxid oder Kohlenwasserstoffe, sehr viel früher in nicht schädliche Gase, wie beispielsweise Kohlendioxid und Wasser umgewandelt werden. Damit steigt die Effizienz des Katalysators und der Schadstoffausstoß wird deutlich reduziert.The fact that the catalytic converter is heated up before the actual engine start means that the optimum operating temperature of the catalytic converter is reached earlier. That is, harmful gases such as carbon monoxide or hydrocarbons are converted into non-harmful gases such as carbon dioxide and water much earlier. This increases the efficiency of the catalytic converter and significantly reduces pollutant emissions.

Zum Aufheizen wird dabei dem Katalysator ein zuvor mit Hilfe der Heizvorrichtung erwärmter Frischluftmassenstrom oder ein mit Hilfe der Heizvorrichtung erzeugter Abgasmassenstrom zugeführt. In beiden Fällen benötigt die Heizvorrichtung Frischluft, wobei die Versorgung der Heizvorrichtung mit Frischluft durch einen elektrischen Turbolader sichergestellt wird. Da der Turbolader elektrisch betrieben wird, kann die Versorgung der Heizvorrichtung mit Frischluft unabhängig vom Betrieb des Verbrennungsmotors realisiert werden.For heating purposes, a fresh air mass flow previously heated with the aid of the heating device or an exhaust gas mass flow generated with the aid of the heating device is fed to the catalytic converter. In both cases, the heating device requires fresh air, the supply of the heating device with fresh air being ensured by an electric turbocharger. Since the turbocharger is operated electrically, the heating device can be supplied with fresh air independently of the operation of the internal combustion engine.

Der Einsatz eines elektrischen Turboladers zur Versorgung der Heizvorrichtung mit Frischluft macht eine zusätzliche Sekundärluftpumpe entbehrlich. Der elektrische Turbolader ersetzt in diesem Fall die Sekundärluftpumpe. Gegenüber einer handelsüblichen Sekundärluftpumpe weist der elektrische Turbolader den Vorteil auf, dass selbst bei höheren Gegendrücken immer genügend Luft zur Verfügung gestellt werden kann. Die Sekundärluftpumpe ist hierzu nicht in der Lage, so dass bei hohen vom Verbrennungsmotor kommenden Abgasmassenströmen nicht genügend Sekundärluft bzw. Brennerluft zur Verfügung steht. Denn bei einem hohen Gegendruck fördert die Sekundärluftpumpe deutlich weniger oder sogar nichts mehr, so dass der zu beliefernde Brenner ausgeschaltet oder zumindest heruntergefahren werden müsste. Dies hätte eine verringerte Heizleistung zur Folge und damit eine Verlängerung der Aufheizphase des Katalysators. Gleiches gilt für die klassische Sekundärluft. Wenn zu viel Gegendruck vom Verbrennungsmotor kommt, kann nichts mehr eingeblasen werden. Die gewünschte Nachreaktion der Emissionen bleibt demnach aus.The use of an electric turbocharger to supply the heating device with fresh air makes an additional secondary air pump unnecessary. In this case, the electric turbocharger replaces the secondary air pump. Compared to a commercially available secondary air pump, the electric turbocharger has the advantage that even with higher Back pressure can always be provided enough air. The secondary air pump is not able to do this, so that there is not enough secondary air or burner air available in the case of high exhaust gas mass flows from the internal combustion engine. Because with a high back pressure, the secondary air pump delivers significantly less or even nothing, so that the burner to be supplied would have to be switched off or at least shut down. This would result in a reduced heating output and thus an extension of the heating phase of the catalytic converter. The same applies to the classic secondary air. If there is too much counter pressure from the combustion engine, nothing can be blown in anymore. The desired post-reaction of the emissions is therefore absent.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein elektrischer Heizer als Heizvorrichtung verwendet. Mit Hilfe des elektrischen Heizers kann vor dem eigentlichen Motorstart Frischluft erwärmt und dem Katalysator zugeführt werden. Zum Aufheizen wird in diesem Fall erwärmte Luft verwendet. According to a first preferred embodiment of the invention, an electric heater is used as the heating device. With the help of the electric heater, fresh air can be heated and fed to the catalytic converter before the engine is actually started. In this case, heated air is used for heating.

Dadurch, dass der Heizer elektrisch betrieben wird, kann die Frischluft unabhängig vom Betrieb des Verbrennungsmotors erwärmt werden.Because the heater is operated electrically, the fresh air can be heated independently of the operation of the internal combustion engine.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Brenner, insbesondere ein Zusatzkraftstoffbrenner, als Heizvorrichtung verwendet. Mit Hilfe des Brenners wird Abgas erzeugt und dem Katalysator zum Aufheizen zugeführt. Das Aufheizen wird in diesem Fall mit heißem Abgas bewirkt. Das Abgas wird dabei unabhängig vom Betrieb des Verbrennungsmotors erzeugt.According to a further preferred embodiment of the invention, a burner, in particular an additional fuel burner, is used as the heating device. With the help of the burner, exhaust gas is generated and fed to the catalytic converter for heating. In this case, the heating is effected with hot exhaust gas. The exhaust gas is generated independently of the operation of the internal combustion engine.

Bevorzugt wird der Start der Aufheizphase des Katalysators aktiv initialisiert, beispielsweise durch Öffnen einer Tür eines Kraftfahrzeugs, das mit Hilfe des Verbrennungsmotors betrieben wird. Hierbei kann es sich insbesondere um die Fahrertür des Kraftfahrzeugs handeln. Die Zeit vom Öffnen der Tür bis zum Starten des Motors steht dann zum Aufheizen des Katalysators zur Verfügung.The start of the heating phase of the catalytic converter is preferably actively initialized, for example by opening a door of a motor vehicle which is operated with the aid of the internal combustion engine. This can in particular be the driver's door of the motor vehicle. The time from opening the door to starting the engine is then available to heat up the catalytic converter.

Nachdem die Aufheizphase aktiv initialisiert worden ist, kann das Verfahren vollständig automatisiert ablaufen. Vorzugsweise wird mit Erreichen einer vorgegebenen Betriebstemperatur des Katalysators und/oder mit Starten des Verbrennungsmotors die Aufheizphase wieder beendet.After the heating phase has been actively initialized, the process can run completely automatically. The heating-up phase is preferably ended again when a predetermined operating temperature of the catalytic converter is reached and / or when the internal combustion engine is started.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorzugsweise der Heizvorrichtung Frischluft über eine Frischluft-Bypassleitung zugeführt. Die zugeführte Frischluftmenge wird dabei über ein in der Frischluft-Bypassleitung angeordnetes Ventil gesteuert. Auf diese Weise kann die Versorgung der Heizvorrichtung mit Frischluft gezielt gesteuert werden.When carrying out the method according to the invention, fresh air is preferably supplied to the heating device via a fresh air bypass line. The amount of fresh air supplied is controlled via a valve arranged in the fresh air bypass line. In this way, the supply of fresh air to the heating device can be controlled in a targeted manner.

Zur Erhöhung der Verdichterleistung eines Verdichterrads des elektrischen Turboladers wird vorgeschlagen, dass - zumindest zeitweise - das in der Frischluft-Bypassleitung angeordnete Ventil geöffnet und Frischluft in die Frischluft-Bypassleitung abgelassen wird. Dies ist insbesondere bei hohen Druckunterschieden und kleinem Luftmassenstrom von Vorteil, da in diesem Fall die Gefahr besteht, dass der Turbolader in die „Pumpgrenze“ läuft. Wird jedoch ein Frischluft-Teilstrom in die Frischluft-Bypassleitung abgelassen, erhöht sich der Massenstrom am Verdichterrad, wodurch verhindert wird, dass das Verdichterrad ins „Pumpen“ kommt. Auf diese Weise werden Schäden am Verdichterrad verhindert.To increase the compressor output of a compressor wheel of the electric turbocharger, it is proposed that - at least temporarily - the valve arranged in the fresh air bypass line is opened and fresh air is let out into the fresh air bypass line. This is particularly advantageous in the case of high pressure differences and a small air mass flow, since in this case there is a risk that the turbocharger will run into the “surge limit”. However, if a partial flow of fresh air is released into the fresh air bypass line, the mass flow at the compressor wheel increases, which prevents the compressor wheel from “pumping”. This prevents damage to the compressor wheel.

Der darüber hinaus zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe vorgeschlagene Verbrennungsmotor weist einen Katalysator und eine Heizvorrichtung zum Aufheizen des Katalysators bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors auf. Die Heizvorrichtung ist dabei stromaufwärts des Katalysators in einem Abgasstrang angeordnet. Erfindungsgemäß ist stromaufwärts der Heizvorrichtung ein elektrischer Turbolader angeordnet, mittels dessen der Heizvorrichtung, und zwar unabhängig vom Betrieb des Verbrennungsmotors, Frischluft über eine Frischluft-Bypassleitung zuführbar ist.The internal combustion engine also proposed to achieve the object mentioned at the beginning has a catalytic converter and a heating device for heating up the catalytic converter when the internal combustion engine is cold-started. The heating device is arranged upstream of the catalytic converter in an exhaust line. According to the invention, an electric turbocharger is arranged upstream of the heating device, by means of which the heating device can be supplied with fresh air via a fresh air bypass line independently of the operation of the internal combustion engine.

Der Turbolader wird demzufolge elektrisch betrieben. Dies macht es möglich, dass auch bei abgestelltem Verbrennungsmotor der Heizvorrichtung Frischluft zuführbar ist. Diese wird dann von der Heizvorrichtung erwärmt oder als Verbrennungsluft bei der Erzeugung von Abgas genutzt, um mit Hilfe der erwärmten Luft bzw. des Abgases den Katalysator vor Motorstart aufzuheizen. Auf diese Weise kann die Effizienz des Katalysators gesteigert werden.The turbocharger is therefore operated electrically. This makes it possible for fresh air to be supplied to the heating device even when the internal combustion engine is switched off. This is then heated by the heating device or used as combustion air during the generation of exhaust gas in order to heat the catalytic converter with the aid of the heated air or the exhaust gas before the engine starts. In this way, the efficiency of the catalyst can be increased.

Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor kann demnach insbesondere zur Durchführung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt werden bzw. nach dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden, so dass mit Hilfe des Verbrennungsmotors die gleichen zuvor in Verbindung mit dem Verfahren beschriebenen Vorteile erzielbar sind.The internal combustion engine according to the invention can accordingly be used in particular to carry out the above-described method according to the invention or operated according to the above-described method according to the invention, so that the same advantages described above in connection with the method can be achieved with the aid of the internal combustion engine.

Die Heizvorrichtung ist vorzugsweise ein elektrischer Heizer oder ein Brenner, insbesondere ein Zusatzkraftstoffbrenner. Mit Hilfe des elektrischen Heizers kann insbesondere der Heizvorrichtung zugeführte Frischluft erwärmt und an den Katalysator zum Aufheizen weitergleitet werden. Mit Hilfe des Brenners kann in Anwesenheit der zugeführten Frischluft eine Verbrennung durchgeführt und die dabei entstehenden Abgase dem Katalysator zugeführt werden. Vorzugsweise wird im Brenner Kraftstoff verbrannt. Weiterhin vorzugsweise handelt es sich dabei um den gleichen Kraftstoff, mit dem auch der Verbrennungsmotor betrieben wird. In diesem Fall muss nur ein Kraftstoff vorgehalten werden.The heating device is preferably an electric heater or a burner, in particular an additional fuel burner. With the aid of the electric heater, in particular fresh air supplied to the heating device can be heated and passed on to the catalytic converter for heating. With the help of the burner, combustion can be carried out in the presence of the fresh air supplied and the exhaust gases produced in the process can be fed to the catalytic converter. Preferably there is fuel in the burner burned. Furthermore, it is preferably the same fuel with which the internal combustion engine is operated. In this case, only one fuel needs to be kept available.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors.The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing. This shows a schematic representation of an internal combustion engine according to the invention.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

Der Zeichnung ist ein Verbrennungsmotor 1 mit mehreren Zylindern 12 zu entnehmen, in denen während des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 Kraftstoff verbrannt wird. Die Verbrennung erfordert nicht nur die Versorgung des Verbrennungsmotors 1 mit Kraftstoff, sondern ferner mit Frischluft bzw. Verbrennungsluft. Diese wird dem Verbrennungsmotor 1 über einen Frischluftpfad 9 zugeführt, in dem ein Ladeluftkühler 10 angeordnet ist. Die Versorgung mit Frischluft wird über eine im Frischluftpfad 9 angeordnete Drosselklappe 11 gesteuert.The drawing is an internal combustion engine 1 with multiple cylinders 12 can be seen in which during the operation of the internal combustion engine 1 Fuel is burned. Combustion not only requires the internal combustion engine to be supplied 1 with fuel, but also with fresh air or combustion air. This becomes the internal combustion engine 1 via a fresh air path 9 fed, in which a charge air cooler 10 is arranged. The supply of fresh air is via an in the fresh air path 9 arranged throttle valve 11 controlled.

Bei der Verbrennung von Kraftstoff entstehen Abgase, die über einen Abgasstrang 5 abgeführt werden. Im Abgasstrang 5 ist ein Katalysator 2 angeordnet, der schädliche Gase in unschädliche Gase umwandeln soll. Die Effizienz des Katalysators 2 hängt dabei von der jeweiligen Betriebstemperatur ab. Da bei Motorstart der Katalysator 2 seine optimale Betriebstemperatur in der Regel noch nicht erreicht hat, wird der Katalysator 2 mit Hilfe einer Heizvorrichtung 3 aufgeheizt, und zwar vor dem eigentlichen Motorstart. Auf diese Weise wird die optimale Betriebstemperatur des Katalysators 2 schneller erreicht.When fuel is burned, exhaust gases are generated which are transmitted through an exhaust system 5 be discharged. In the exhaust system 5 is a catalyst 2 arranged, which is to convert harmful gases into harmless gases. The efficiency of the catalyst 2 depends on the respective operating temperature. Since the catalytic converter when the engine is started 2 the catalytic converter has usually not yet reached its optimum operating temperature 2 with the help of a heating device 3 heated up before the actual engine start. This way the optimal operating temperature of the catalytic converter is achieved 2 reached faster.

Als Heizvorrichtung 3 dient vorliegend ein Brenner, und zwar ein Zusatzkraftstoffbrenner. Dem Brenner wird zum Verbrennen von Kraftstoff Frischluft über eine Frischluft-Bypassleitung 6 zugeführt. Die Frischluft-Bypassleitung 6 ist über ein Ventil 7 mit dem Frischluftpfad 9 verbindbar, so dass bei geöffnetem Ventil 7 Frischluft aus dem Frischluftpfad 9 in die Frischluft-Bypassleitung 6 abzweigbar ist.As a heating device 3 In the present case, a burner is used, namely an additional fuel burner. Fresh air is supplied to the burner via a fresh air bypass line to burn fuel 6 fed. The fresh air bypass line 6 is via a valve 7th with the fresh air path 9 connectable so that when the valve is open 7th Fresh air from the fresh air path 9 into the fresh air bypass line 6 is branchable.

Die Frischluft gelangt über einen Einlass 8 in den Frischluftpfad 9. Mit Hilfe eines im Frischluftpfad 9 angeordneten Verdichterrads 13 eines elektrischen Turboladers 4 kann die Luft verdichtet und über die abzweigende Frischluft-Bypassleitung 6 der Heizvorrichtung 3 bzw. dem Brenner zugeführt werden, und zwar selbst dann, wenn der Verbrennungsmotor 1 abgestellt ist. Voraussetzung ist nur, dass das Ventil 7 geöffnet ist. In Anwesenheit der zugeführten Luft wird dann im Brenner Kraftstoff verbrannt. Dies dabei entstehenden Abgase werden anschließend dem Katalysator 2 zum Aufheizen zugeführt. All diese Schritte werden vor dem eigentlichen Motorstart durchgeführt. Wird schließlich der Verbrennungsmotor 1 gestartet, ist der Katalysator 2 zumindest weitgehend aufgeheizt. Idealerweise hat er vor dem Motorstart bereits seine optimale Betriebstemperatur erreicht.The fresh air comes through an inlet 8th in the fresh air path 9 . With the help of one in the fresh air path 9 arranged compressor wheel 13 an electric turbo charger 4th the air can be compressed and via the branching fresh air bypass line 6 the heater 3 or the burner, even if the internal combustion engine 1 is turned off. The only requirement is that the valve 7th is open. In the presence of the supplied air, fuel is then burned in the burner. The resulting exhaust gases are then sent to the catalytic converter 2 supplied for heating. All of these steps are performed prior to actually starting the engine. Will eventually be the internal combustion engine 1 started the catalytic converter 2 at least largely heated up. Ideally, it has already reached its optimum operating temperature before the engine is started.

Die Heizvorrichtung 3 bzw. der Brenner kann auch nach Motorstart noch eingesetzt werden, falls der Katalysator 2 seine Zieltemperatur noch nicht erreicht hat. Darüber hinaus kann die Heizvorrichtung 3 bzw. der Brenner zur Regeneration eines Partikelfilters genutzt werden. In diesem Fall versorgt der elektrische Turbolader 4 sowohl den Verbrennungsmotor 1 als auch die Heizvorrichtung 3 über den Frischluftpfad 9 bzw. die Frischluft-Bypassleitung 6 mit Frischluft. Dies erfordert eine spezielle Luftmassenregelung über die Drosselklappe 11, damit sowohl am Verbrennungsmotor 1 als auch an der Heizvorrichtung 3 die richtige Menge an Frischluft vorliegt.The heating device 3 or the burner can still be used after the engine has started if the catalytic converter 2 has not yet reached its target temperature. In addition, the heating device 3 or the burner can be used to regenerate a particle filter. In this case the electric turbocharger supplies power 4th both the internal combustion engine 1 as well as the heater 3 via the fresh air path 9 or the fresh air bypass line 6 with fresh air. This requires a special air mass control via the throttle valve 11 so both on the internal combustion engine 1 as well as on the heating device 3 there is the right amount of fresh air.

Im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors 1 kann das Verdichterrad 13 des Turboladers 4 mit Hilfe eines Turbinenrads 14 angetrieben werden, das hierzu im Abgasstrang 5 angeordnet ist.In normal operation of the internal combustion engine 1 can the compressor wheel 13 of the turbocharger 4th with the help of a turbine wheel 14th be driven, this in the exhaust system 5 is arranged.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 2013/0125543 A1 [0004]US 2013/0125543 A1 [0004]
  • DE 102017113366 A1 [0005]DE 102017113366 A1 [0005]

Claims (8)

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (1) mit einem Katalysator (2), der bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors (1) vor dem Motorstart mit Hilfe einer Heizvorrichtung (3) aufgeheizt wird, so dass die Betriebstemperatur des Katalysators (2) schneller erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Heizvorrichtung (3) ein Frischluftmassenstrom erwärmt oder ein Abgasmassenstrom erzeugt und dem Katalysator (2) zum Aufheizen zugeführt wird, wobei die Heizvorrichtung (3) durch einen elektrischen Turbolader (4) mit Frischluft versorgt wird.Method for operating an internal combustion engine (1) with a catalytic converter (2) which, when the internal combustion engine (1) is cold started, is heated with the aid of a heating device (3) before the engine is started, so that the operating temperature of the catalytic converter (2) is reached more quickly, characterized in that a fresh air mass flow is heated with the aid of the heating device (3) or an exhaust gas mass flow is generated and fed to the catalyst (2) for heating, the heating device (3) being supplied with fresh air by an electric turbocharger (4). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizvorrichtung (3) ein elektrischer Heizer verwendet wird, mit dessen Hilfe Frischluft erwärmt und dem Katalysator (2) zugeführt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that an electric heater is used as the heating device (3), with the aid of which fresh air is heated and fed to the catalytic converter (2). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizvorrichtung (3) ein Brenner, insbesondere ein Zusatzkraftstoffbrenner, verwendet wird, mit dessen Hilfe Abgas erzeugt und dem Katalysator (2) zugeführt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that a burner, in particular an additional fuel burner, is used as the heating device (3), with the aid of which exhaust gas is generated and fed to the catalytic converter (2). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Start der Aufheizphase des Katalysators (2) aktiv initialisiert wird, beispielsweise durch Öffnen einer Tür eines Kraftfahrzeugs, das mit Hilfe des Verbrennungsmotors (1) betrieben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the start of the heating phase of the catalytic converter (2) is actively initialized, for example by opening a door of a motor vehicle which is operated with the aid of the internal combustion engine (1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizvorrichtung (3) Frischluft über eine Frischluft-Bypassleitung (6) zugeführt wird und die zugeführte Frischluftmenge über ein in der Frischluft-Bypassleitung (6) angeordnetes Ventil (7) gesteuert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heating device (3) is supplied with fresh air via a fresh air bypass line (6) and the amount of fresh air supplied is controlled via a valve (7) arranged in the fresh air bypass line (6). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Verdichterleistung eines Verdichterrads (13) des elektrischen Turboladers (4) das Ventil (7) geöffnet und Frischluft in die Frischluft-Bypassleitung (6) abgelassen wird.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the valve (7) is opened and fresh air is discharged into the fresh air bypass line (6) to increase the compressor output of a compressor wheel (13) of the electric turbocharger (4). Verbrennungsmotor (1) mit einem Katalysator (2) und einer Heizvorrichtung (3) zum Aufheizen des Katalysators (2) bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors (1), wobei die Heizvorrichtung (3) stromaufwärts des Katalysators (2) in einem Abgasstrang (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts der Heizvorrichtung (3) ein elektrischer Turbolader (4) angeordnet ist, mittels dessen der Heizvorrichtung (3), und zwar unabhängig vom Betrieb des Verbrennungsmotors (1), Frischluft über eine Frischluft-Bypassleitung (6) zuführbar ist.Internal combustion engine (1) with a catalytic converter (2) and a heating device (3) for heating up the catalytic converter (2) when the internal combustion engine (1) is cold-started, the heating device (3) in an exhaust gas line (5) upstream of the catalytic converter (2) is arranged, characterized in that an electric turbocharger (4) is arranged upstream of the heating device (3), by means of which the heating device (3), independently of the operation of the internal combustion engine (1), fresh air via a fresh air bypass line (6) is feedable. Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (3) ein elektrischer Heizer oder ein Brenner, insbesondere ein Zusatzkraftstoffbrenner, ist.Internal combustion engine (1) after Claim 7 , characterized in that the heating device (3) is an electric heater or a burner, in particular an additional fuel burner.
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