DE102020104120A1 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) mit einer Abgas erzeugenden, mehrere Zylinder (4) aufweisenden Brennkraftmaschine (2) und einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (9) zur Nachbehandlung des Abgases. Dabei ist vorgesehen, dass bei einem Unterschreiten der Betriebstemperatur durch eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (9) umlaufend mindestens ein erster der Zylinder (4) mit einem Sauerstoffüberschuss entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis und mindestens ein zweiter der Zylinder (4) mit einem Sauerstoffmangel entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, sodass der Abgasnachbehandlungseinrichtung (9) zum Aufheizen mittels des ersten Zylinders (4) unverbrannter Sauerstoff und mittels des zweiten Zylinders (4) unverbrannter Kraftstoff zugeführt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Abgas erzeugenden, mehrere Zylinder aufweisenden Brennkraftmaschine und einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift US 6,389,806 B1 bekannt. Diese beschreibt ein System und ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, der zumindest eine Reihe von Zylindern aufweist, die in einem Modus variablen Hubvolumens betreibbar sind, der das Starten des Motors mit zumindest einer Reihe von Zylindern aufweist, die außer Betrieb gesetzt sind, um die Belastung auf zumindest eine andere Reihe im Betrieb gesetzter Zylinder zu erhöhen und die Zeit zu verringern, die für eine Motor- und/oder Fahrzeugkomponente erforderlich sind, um eine gewünschte Betriebstemperatur zu erreichen.
  • Bei einer Ausführungsform wird die Zündzeitsteuerung oder die Zündung verzögert, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für die in Betrieb gesetzte Zylinderreihe wird während und kurz nach dem Starten mager betrieben, um die für die Katalysatorreaktion und den Betrieb des geschlossenen Regelkreises erforderliche Zeit weiter zu verringern. Während der Inbetriebsetzung einer außer Betrieb gesetzten Reihe von Zylindern wird das Luft/KraftstoffVerhältnis eines oder mehrerer in Betrieb gesetzter Zylinder fett eingestellt, wobei das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der außer Betrieb gesetzten Zylinder mager eingestellt wird.
  • Zusätzlich wird die Zündung während der Inbetriebnahme der außer Betrieb gesetzten Zylinder verzögert, um die Zeit zu verringern, die für Komponenten erforderlich ist, die den außer Betrieb gesetzten Zylindern zugeordnet sind, um gewünschte Betriebstemperaturen zu erreichen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere ein rasches und gleichmäßiges Erwärmen der Brennkraftmaschine und der Abgasnachbehandlungseinrichtung in Richtung ihrer jeweiligen Betriebstemperatur bewirkt.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass bei einem Unterschreiten einer Betriebstemperatur durch eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung umlaufend mindestens ein erster der Zylinder mit einem Sauerstoffüberschuss entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis und mindestens ein zweiter der Zylinder mit einem Sauerstoffmangel entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, sodass der Abgasnachbehandlungseinrichtung zum Aufheizen mittels des ersten Zylinders unverbrannten Sauerstoff und mittels des zweiten Zylinders unverbrannter Kraftstoff zugeführt wird.
  • Das Verfahren dient zum Betreiben der Antriebseinrichtung, welche beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs dient. In anderen Worten ist die Antriebseinrichtung zur Bereitstellung eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments vorgesehen und ausgebildet. Die Antriebseinrichtung kann insoweit Bestandteil des Kraftfahrzeugs sein oder alternativ separat von diesem vorliegen. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments verfügt die Antriebseinrichtung über die Brennkraftmaschine, welche als mehrzylindrige Brennkraftmaschine ausgestaltet ist. Die Brennkraftmaschine kann beispielsweise als Otto-Brennkraftmaschine oder als Diesel-Brennkraftmaschine vorliegen.
  • Während ihres Betriebs werden der Brennkraftmaschine Sauerstoff enthaltendes Frischgas sowie Kraftstoff zugeführt, die in einem oder mehreren der Zylinder miteinander verbrannt werden. Das hierbei entstehende Abgas wird aus der Brennkraftmaschine abgeführt, nämlich in Richtung einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung. Da in dem Abgas Schadstoffe enthalten sind, verfügt die Antriebseinrichtung über die Abgasnachbehandlungseinrichtung. Diese dient zur Nachbehandlung des Abgases, wobei im Rahmen der Nachbehandlung die in dem Abgas enthaltenen Schadstoffe zumindest teilweise in ungefährlichere Stoffe umgewandelt werden, bevor das Abgas in die Außenumgebung entlassen wird. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung weist beispielsweise einen Fahrzeugkatalysator auf oder liegt als ein solcher vor. Der Fahrzeugkatalysator kann wiederum beispielsweise als Drei-Wege-Katalysator, Oxidationskatalysator, Speicherkatalysator, insbesondere NOx-Speicherkatalysator, SCR-Katalysator oder als Kombination aus diesen vorliegen.
  • Die Umwandlung des oder der Schadstoffe in der Abgasnachbehandlungseinrichtung in den oder die ungefährlicheren Stoffe erfolgt mit einer bestimmten Reaktionsrate. Diese Reaktionsrate ist temperaturabhängig, wobei generell gilt, dass die Reaktionsrate zumindest bis zu einer bestimmten Grenze bei höheren Temperaturen höher ist als bei niedrigeren Temperaturen. Aus diesem Grund ist es bei einem Kaltstart der Antriebseinrichtung beziehungsweise der Brennkraftmaschine zunächst notwendig, die Abgasnachbehandlungseinrichtung zu aufzuheizen, um eine hinreichend hohe Reaktionsrate zu erzielen.
  • Beispielsweise ist die Abgasnachbehandlungseinrichtung derart ausgestaltet, dass sie für einen oder mehrere der Schadstoffe die höchste Umwandlungsrate, also ein Maximum der jeweiligen Umwandlungsrate für den jeweiligen Schadstoff, bei der Betriebstemperatur aufweist. Idealerweise ist die Betriebstemperatur derart gewählt, dass die Umwandlungsraten für alle relevanten Schadstoffe hinreichend hoch sind, um alle gesetzlichen Anforderungen an die Abgasreinigung des Abgases mittels der Abgasnachbehandlungseinrichtung einzuhalten.
  • Wird die Betriebstemperatur von der Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung unterschritten, ist also die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung kleiner als die Betriebstemperatur, so wird die Antriebseinrichtung zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung betrieben. Hierzu ist es vorgesehen, dass der mindestens eine erste Zylinder mit dem dem Sauerstoffüberschuss entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis und der mindestens eine zweite der Zylinder mit dem dem Sauerstoffmangel entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird. In anderen Worten ist das Verbrennungsluftverhältnis für den mindestens einen ersten Zylinder größer als eins und für den mindestens einen zweiten Zylinder kleiner als eins. Sofern im Rahmen dieser Beschreibung von dem ersten Zylinder die Rede ist, so ist stets der mindestens eine erste der Zylinder gemeint. Umgekehrt ist stets der mindestens eine zweite der Zylinder gemeint, sofern von dem zweiten Zylinder gesprochen wird.
  • Während eines vollständigen Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine liegt stets wenigstens ein erster Zylinder vor, wohingegen der Rest der Zylinder als zweiter Zylinder bezeichnet wird. Unter dem Arbeitsspiel ist ein Zeitraum zu verstehen, innerhalb welchem eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine einen Drehwinkel von 720° überstreicht. Innerhalb des Arbeitsspiels durchläuft insoweit jeder der Zylinder alle vorhergesehenen Arbeitstakte, also im Falle einer Viertakt-Brennkraftmaschine einen Ansaugtakt, einen Verdichtungstakt, einen Expansionstakt und einen Ausschiebetakt. Für die Zylinder ist eine bestimmte Zündreihenfolge festgelegt, welche nicht notwendigerweise mit einer physikalischen Anordnung der Zylinder zusammenfällt. Es ist also nicht notwendig, dass benachbarte Zylinder auch in der Zündreihenfolge benachbart sind. Unter der Zündreihenfolge ist die Reihenfolge zu verstehen, in welcher in den Zylindern eine Zündung erfolgt, falls dies in dem jeweiligen Arbeitsspiel vorgesehen ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass in jedem Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine genau einer der Zylinder als erster Zylinder und der wenigstens eine restliche Zylinder als zweiter Zylinder verwendet wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass in jedem Arbeitsspiel mehrere der Zylinder als erste Zylinder herangezogen werden, wobei auch in diesem Fall der wenigstens eine restliche Zylinder als zweiter Zylinder herangezogen wird. Es sei darauf hingewiesen, dass sich die Zylinder der Brennkraftmaschine in jedem Arbeitsspiel auf den mindestens einen ersten Zylinder und den mindestens einen zweiten Zylinder vollständig verteilen. Jeder der Zylinder, welcher nicht als erster Zylinder verwendet wird, ist insoweit ein zweiter Zylinder und umgekehrt.
  • Durch das Betreiben des ersten Zylinders mit dem Sauerstoffüberschuss wird der in dem Zylinder vorliegende Sauerstoff nicht oder zumindest nicht vollständig verbrannt, sodass der Sauerstoff aus dem ersten Zylinder in Richtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung ausgestoßen wird. Umgekehrt verhält es sich mit dem zweiten Zylinder, der mit dem Sauerstoffmangel betrieben wird. Entsprechend wird der in dem zweiten Zylinder vorliegende Kraftstoff nicht oder nicht vollständig verbrannt, sodass er in Richtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung aus ihm ausgebracht wird.
  • Der erste Zylinder dient also dazu, der Abgasnachbehandlungseinrichtung Sauerstoff zuzuführen, während der zweite Zylinder derart betrieben wird, dass der Abgasnachbehandlungseinrichtung Kraftstoff zugeführt wird. Der Sauerstoff und der Kraftstoff reagieren stromabwärts der Brennkraftmaschine, beispielsweise stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung oder in der Abgasnachbehandlungseinrichtung, miteinander, wobei Wärme anfällt. Diese Wärme dient dem Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung in Richtung der Betriebstemperatur.
  • Beispielsweise wird das beschriebene Verfahren durchgeführt, bis die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung die Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung erreicht hat. Anschließend kann es vorgesehen sein, alle Zylinder der Brennkraftmaschine mit demselben Verbrennungsluftverhältnis zu betreiben, um einen besonders effizienten Betrieb der Brennkraftmaschine zu realisieren. Die Menge der von der Antriebseinrichtung in die Außenumgebung ausgestoßenen Schadstoffe hängt jedoch nicht allein von der Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung ab. Zusätzlich spielt die Temperatur der Brennkraftmaschine eine entscheidende Rolle. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, auch die Brennkraftmaschine möglichst effizient und gleichmäßig zu erwärmen.
  • Daher ist es vorgesehen, den ersten Zylinder umlaufend festzulegen, sodass also für aufeinanderfolgende Arbeitsspiele unterschiedliche der Zylinder als erster Zylinder herangezogen werden. Beispielsweise entspricht hierbei die Reihenfolge, in welcher die Zylinder als erster Zylinder herangezogen werden, der Zündreihenfolge. Der erste Zylinder kann jedoch auch mit einer von der Zündreihenfolge verschiedenen Reihenfolge aus den Zylindern ausgewählt werden.
  • Durch das umlaufende Verwenden mindestens eines der Zylinder als ersten Zylinder wird sichergestellt, dass jeder der Zylinder der Brennkraftmaschine umlaufend befeuert betrieben wird, dass also Kraftstoff und Sauerstoff in ihn eingebracht und gemeinsam verbrannt werden. Hierdurch ist eine gleichmäßige Erwärmung der Brennkraftmaschine erzielt. Dies führt zu einer besonders deutlichen Reduzierung der von der Brennkraftmaschine erzeugten Menge an Schadstoffen, sodass auch die von der Antriebseinrichtung in die Außenumgebung ausgebrachte Menge an Schadstoffen verringert ist.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in aufeinanderfolgenden Arbeitsspielen der Brennkraftmaschine unterschiedliche der Zylinder als der mindestens eine erste Zylinder verwendet werden. Es ist also nicht vorgesehen, dass derselbe Zylinder der Brennkraftmaschine in unmittelbar aufeinanderfolgenden Arbeitsspielen als der erste Zylinder verwendet wird. Vielmehr ist für jedes Arbeitsspiel ein Wechsel des ersten Zylinders vorgesehen. Hierdurch wird eine besonders gleichmäßige Erwärmung der Brennkraftmaschine sichergestellt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass alle der Zylinder in unmittelbar aufeinanderfolgenden Arbeitsspielen jeweils mindestens einmal als der mindestens eine erste Zylinder verwendet werden. In einer der Anzahl der Zylinder entsprechenden Anzahl an aufeinanderfolgenden Arbeitsspielen wird also jeder der Zylinder genau einmal als erster Zylinder verwendet. Auch hierdurch wird die gleichmäßige Aufwärmung der Brennkraftmaschine begünstigt.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Kraftstoffzufuhr in den ersten Zylinder unterbrochen wird, sodass dem ersten Zylinder kein Kraftstoff zugeführt wird. Das bedeutet schlussendlich, dass dem ersten Zylinder ausschließlich Frischgas zugeführt wird, welches sich beispielsweise aus Sauerstoff enthaltender Frischluft und - optional - Abgas zusammensetzt. Der erste Zylinder wird in diesem Fall insoweit nach Art einer Luftpumpe betrieben und dient dazu, das Frischgas in Richtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung zu fördern. Hierzu erfolgt beispielsweise ein entsprechendes Betätigen von Gaswechselventilen des ersten Zylinders, insbesondere wenigstens eines Einlassventils und wenigstens eines Auslassventils. Hierdurch wird eine besonders große Menge an Sauerstoff der Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführt, sodass diese besonders effektiv aufgeheizt werden kann.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Zündung in dem ersten Zylinder unterbunden wird. Im Falle einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, insbesondere der Otto-Brennkraftmaschine, findet also keine Zündung in dem ersten Zylinder statt. Im Falle einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, insbesondere der Diesel-Brennkraftmaschine, können beispielsweise die Gaswechselventile derart betrieben werden, dass eine eventuelle Zündung unterbleibt. Beispielsweise wird hierzu der in dem ersten Zylinder auftretende maximale Druck auf einen Druck begrenzt, bei welchem keine Zündung erfolgt.
  • Das Unterbinden der Zündung in dem ersten Zylinder kann durchgeführt werden, sofern auch die Kraftstoffzufuhr in den ersten Zylinder unterbrochen wird beziehungsweise ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass dem ersten Zylinder weiterhin Kraftstoff zugeführt wird, jedoch eine Zündung nicht erfolgt. In diesem Fall wird von dem ersten Zylinder sowohl Sauerstoff als auch Kraftstoff in Richtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung gefördert und stromabwärts der Brennkraftmaschine zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung verbrannt. In jedem Fall ist ein effektives Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung möglich.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verbrennungsluftverhältnis in dem mindestens einen ersten Zylinder und das Verbrennungsluftverhältnis in dem mindestens einen zweiten Zylinder derart gewählt werden, dass ein Gesamtverbrennungsluftverhältnis für alle Zylinder der Brennkraftmaschine, insbesondere während des Arbeitsspiels, gleich einem Vorgabeverbrennungsluftverhältnis ist. Die Verbrennungsluftverhältnisse sollen also schlussendlich so gewählt werden, dass die der Brennkraftmaschine zugeführte Menge an Kraftstoff und die der Brennkraftmaschine zugeführte Menge an Sauerstoff ein Gesamtverbrennungsluftverhältnis ergeben, das dem Vorgabeverbrennungsluftverhältnis entspricht, welches an der Brennkraftmaschine eingestellt ist.
  • Beispielsweise entspricht das Vorgabeverbrennungsluftverhältnis einem stöchiometrischen Verhältnis zwischen dem Kraftstoff und dem Sauerstoff. Vorzugsweise wird die Menge an Kraftstoff und die Menge an Sauerstoff, die der Brennkraftmaschine zugeführt werden, während des einzelnen Arbeitsspiels betrachtet. Aus der während des Arbeitsspiels zugeführten Menge an Kraftstoff und der ebenfalls während des Arbeitsspiels zugeführten Menge an Sauerstoff ergibt sich insoweit das Gesamtverbrennungsluftverhältnis, das dem Vorgabeverbrennungsluftverhältnis entsprechen soll. In anderen Worten wird mithilfe des mindestens einen zweiten Zylinders der Sauerstoffüberschuss in dem mindestens einen ersten Zylinder ausgeglichen. Hierdurch wird ein besonders effektiver und effizienter Betrieb der Brennkraftmaschine realisiert.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ab einem Erreichen der Betriebstemperatur durch die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung die Zylinder der Brennkraftmaschine mit demselben Verbrennungsluftverhältnis betrieben werden. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Nach dem vollständigen Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung ist ein weiteres Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung nicht mehr notwendig. Daher soll nachfolgend die Brennkraftmaschine besonders effektiv aufgeheizt werden. Hierzu werden die Zylinder mit demselben Verbrennungsluftverhältnis betrieben, insbesondere während eines Arbeitsspiels.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Drehmomentdifferenz zwischen einem Drehmoment des mindestens einen ersten Zylinders bei Betreiben mit dem Vorgabeverbrennungsluftverhältnis und einem Drehmoment des mindestens einen ersten Zylinders bei Betreiben mit dem dem Sauerstoffüberschuss entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis mittels einer antriebstechnisch mit der Brennkraftmaschine verbundenen elektrischen Maschine ausgeglichen wird. Durch das Betreiben des ersten Zylinders mit dem Sauerstoffüberschuss ergibt sich ein verringertes Drehmoment im Vergleich zu einem Betrieb mit einem dem Vorgabeverbrennungsluftverhältnis entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis.
  • Grundsätzlich könnte das verringerte Drehmoment des ersten Zylinders durch ein erhöhtes Drehmoment des zweiten Zylinders ausgeglichen werden. Da hierdurch jedoch eine größere Menge an Schadstoffen anfallen könnte, soll auf diesen Ausgleich verzichtet werden. Vielmehr wird der Ausgleich mithilfe der elektrischen Maschine durchgeführt, die antriebstechnisch mit der Brennkraftmaschine verbunden ist. Die elektrische Maschine wird hierbei mithilfe von elektrischer Energie betrieben, die bevorzugt in einem Energiespeicher des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Batterie, zwischengespeichert ist. Hierdurch werden ein Drehmomentverlust der Brennkraftmaschine und damit ein einhergehender Komfortverlust für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs vermieden.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass Temperaturen der Zylinder der Brennkraftmaschine ermittelt werden und mindestens der die höchste Temperatur aufweisende Zylinder als der mindestens eine erste Zylinder verwendet wird. Die Wahl des ersten Zylinders erfolgt insoweit also nicht anhand einer festgelegten Reihenfolge, welche beispielsweise der Zündreihenfolge entspricht, sondern vielmehr dynamisch. Hierzu werden die Temperaturen der Zylinder ermittelt, sodass nachfolgend für jeden der Zylinder eine Temperatur vorliegt. Anschließend wird derjenige Zylinder mit der höchsten Temperatur oder die Zylinder mit den höchsten Temperaturen ermittelt. Der oder diese Zylinder werden anschließend als erster Zylinder herangezogen. Auch hierdurch wird ein besonders gleichmäßiges Aufheizen der Brennkraftmaschine erzielt.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, mit einer Abgas erzeugenden, mehrere Zylinder aufweisenden Brennkraftmaschine und einer Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases. Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgebildet, bei einem Unterschreiten einer Betriebstemperatur durch eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung umlaufend mindestens einen ersten der Zylinder mit einem Sauerstoffüberschuss entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis und mindestens einen zweiten der Zylinder mit einem Sauerstoffmangel entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis zu betreiben, sodass der Abgasnachbehandlungseinrichtung zum Aufheizen mittels des ersten Zylinders unverbrannter Sauerstoff und mittels des zweiten Zylinders unverbrannter Kraftstoff zugeführt wird.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
    • Figur eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
  • Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1, die über eine Brennkraftmaschine 2 sowie einen Abgastrakt 3 verfügt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Brennkraftmaschine 2 mehrere Zylinder 4 mit jeweils einem Brennraum 5 auf. Jeder der Zylinder 4 verfügt über wenigstens ein Einlassventil 6 und wenigstens ein Auslassventil 7. Über jedes der Einlassventile 6 kann dem jeweiligen Zylinder 4 Frischgas aus einem Frischgastrakt zugeführt werden, wohingegen durch jedes der Auslassventile 7 Abgas aus dem entsprechenden Zylinder 4 entweichen kann, nämlich in Richtung des Abgastrakts 3.
  • Beispielsweise wird das Frischgas an den Einlassventilen 6 mittels eines Verdichters bereitgestellt, welcher Teil eines Abgasturboladers ist. Zusätzlich zu dem Verdichter weist der Abgasturbolader eine Turbine auf, welche über eine Abgasleitung 8, die Bestandteil des Abgastrakts 3 ist, an die Auslassventile 7 strömungstechnisch angeschlossen ist. Stromabwärts der Turbine liegt eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 9 vor. Über die Abgasnachbehandlungseinrichtung 9 ist die Brennkraftmaschine 2 strömungstechnisch an einen Abgasauslass 10, beispielsweise in Form eines Endrohrs oder dergleichen, strömungstechnisch angeschlossen.
  • In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Brennkraftmaschine 2 mehrere Zylinderbänke auf, welche jeweils über einen Teil der Zylinder 4 verfügen. Die Zylinder 4 sind strömungstechnisch jeweils an die Abgasleitung 8 angeschlossen, beispielsweise sind die Zylinder 4 der beiden Zylinderbänke hierzu über ein Hosenrohr 11 mit der Abgasleitung 8 verbunden. In jedem Fall wird das während eines Betriebs der Brennkraftmaschine 2 in den Zylindern 4 anfallende Abgas der Abgasnachbehandlungseinrichtung 9 zugeführt. In dieser werden in dem Abgas enthaltene Schadstoffe zumindest zum Teil in ungefährlichere Stoffe umgewandelt. Nach diesem Umwandeln wird das Abgas über den Abgasauslass 10 in eine Außenumgebung der Antriebseinrichtung 1 abgeführt.
  • Es ist nun vorgesehen, bei einem Unterschreiten einer Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 9 durch eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 9 einen Aufheizbetrieb durchzuführen. Hierzu wird die Brennkraftmaschine 2 derart betrieben, dass umlaufend mindestens ein erster der Zylinder 4 mit einem Sauerstoffüberschuss entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird. Umgekehrt wird mindestens ein zweiter der Zylinder 4 mit einem Sauerstoffmangel entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis betrieben.
  • Entsprechend wird mithilfe des ersten Zylinders 4 der Abgasnachbehandlungseinrichtung 9 unverbrannter Sauerstoff zugeführt, wohingegen ihr mittels des zweiten Zylinders 4 unverbrannter Kraftstoff zugeführt wird. Der Sauerstoff und der Kraftstoff verbrennen stromabwärts der Brennkraftmaschine miteinander, insbesondere stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 9 und/oder in der Abgasnachbehandlungseinrichtung 9. Hierdurch erfolgt ein effektives Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung 9 in Richtung ihrer Betriebstemperatur.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebseinrichtung
    2
    Brennkraftmaschine
    3
    Abgastrakt
    4
    Zylinder
    5
    Brennraum
    6
    Einlassventil
    7
    Auslassventil
    8
    Abgasleitung
    9
    Abgasnachbehandlungseinrichtung
    10
    Abgasauslass
    11
    Hosenrohr
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6389806 B1 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) mit einer Abgas erzeugenden, mehrere Zylinder (4) aufweisenden Brennkraftmaschine (2) und einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (9) zur Nachbehandlung des Abgases, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Unterschreiten der Betriebstemperatur durch eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (9) umlaufend mindestens ein erster der Zylinder (4) mit einem Sauerstoffüberschuss entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis und mindestens ein zweiter der Zylinder (4) mit einem Sauerstoffmangel entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, sodass der Abgasnachbehandlungseinrichtung (9) zum Aufheizen mittels des ersten Zylinders (4) unverbrannter Sauerstoff und mittels des zweiten Zylinders (4) unverbrannter Kraftstoff zugeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in aufeinanderfolgenden Arbeitsspielen der Brennkraftmaschine (2) unterschiedliche der Zylinder (4) als der mindestens eine erste Zylinder (4) verwendet werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle der Zylinder (4) in unmittelbar aufeinanderfolgenden Arbeitsspielen jeweils mindestens einmal als der mindestens eine erste Zylinder (4) verwendet werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftstoffzufuhr in den ersten Zylinder (4) unterbrochen wird, sodass dem ersten Zylinder (4) kein Kraftstoff zugeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zündung in dem ersten Zylinder (4) unterbunden wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrennungsluftverhältnis in dem mindestens einen ersten Zylinder (4) und das Verbrennungsluftverhältnis in dem mindestens einen zweiten Zylinder (4) derart gewählt werden, dass ein Verbrennungsluftverhältnis für alle Zylinder (4) der Brennkraftmaschine (2) gleich einem Vorgabeverbrennungsluftverhältnis ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ab einem Erreichen der Betriebstemperatur durch die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (9) die Zylinder (4) der Brennkraftmaschine (2) mit demselben Verbrennungsluftverhältnis betrieben werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehmomentdifferenz zwischen einem Drehmoment des mindestens einen ersten Zylinders (4) bei Betreiben mit dem Vorgabeverbrennungsluftverhältnis und einem Drehmoment des mindestens einen ersten Zylinders (4) bei Betreiben mit dem den Sauerstoffüberschuss entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis mittels einer antriebstechnisch mit der Brennkraftmaschine (2) verbundenen elektrischen Maschine ausgeglichen wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Temperaturen der Zylinder (4) der Brennkraftmaschine (2) ermittelt werden und mindestens der die höchste Temperatur aufweisende Zylinder als der mindestens eine erste Zylinder (4) verwendet wird.
  10. Antriebseinrichtung (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Abgas erzeugenden, mehrere Zylinder (4) aufweisenden Brennkraftmaschine (2) und einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (9) zur Nachbehandlung des Abgases, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) dazu vorgesehen und ausgebildet ist, bei einem Unterschreiten einer Betriebstemperatur durch eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (9) umlaufend mindestens einen ersten der Zylinder (4) mit einem Sauerstoffüberschuss entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis und mindestens einen zweiten der Zylinder (4) mit einem Sauerstoffmangel entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis zu betreiben, sodass der Abgasnachbehandlungseinrichtung (9) zum Aufheizen mittels des ersten Zylinders (4) unverbrannter Sauerstoff und mittels des zweiten Zylinders (4) unverbrannter Kraftstoff zugeführt wird.
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