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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Abgas erzeugenden Brennkraftmaschine sowie einer Abgasreinigungseinrichtung, wobei die Abgasreinigungseinrichtung einen ersten Partikelfilter sowie einen zweiten Partikelfilter aufweist, die strömungstechnisch hintereinander angeordnet und über eine Abgasleitung miteinander verbunden sind, sodass der zweite Partikelfilter über den ersten Partikelfilter strömungstechnisch an die Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2005 023 518 B4 bekannt. Diese beschreibt ein Filteraggregat aus wenigstens zwei in einem Abstand hintereinandergeschalteten Filtereinheiten, die zur Entfernung von Ruß aus dem Abgas von Dieselmotoren nacheinander vom Abgas durchflossen werden. Dabei ist vorgesehen, dass jede Filtereinheit einen oder mehrere Nebenschlüsse aufweist, die in zwei aufeinanderfolgenden Filtereinheiten zeitlich gegeneinander versetzt sind und wobei zwischen den Nebenschlüssen der aufeinanderfolgenden Filtereinheiten ein verstopfungsfreier Strömungsweg besteht.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Antriebseinrichtungen Vorteile aufweist, insbesondere stets eine hohe Filtrationsleistung für das Abgas aufweist, vorzugsweise unabhängig von einem Alter der Partikelfilter.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der zweite Partikelfilter in Strömungsrichtung des Abgases gesehen von dem ersten Partikelfilter einen Abstand aufweist, der größer ist als eine Länge eines Filterkörpers des ersten Partikelfilters und/oder als eine Länge eines Filterkörpers des zweiten Partikelfilters.
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Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Zur Erzeugung des Antriebsdrehmoments verfügt die Antriebseinrichtung über die Brennkraftmaschine. Der Brennkraftmaschine werden während ihres Betriebs Kraftstoff und Sauerstoff zugeführt und in der Brennkraftmaschine verbrannt. Das hierbei entstehende Abgas wird in Richtung einer Außenumgebung abgeführt. Um das Austreten von bei der Verbrennung anfallenden Schadstoffen in die Außenumgebung zu verhindern oder zumindest zu verringern, wird das Abgas zunächst der Abgasreinigungseinrichtung der Antriebseinrichtung zugeführt. Das während des Betriebs der Brennkraftmaschine entstehende Abgas durchströmt insoweit zunächst die Abgasreinigungseinrichtung, bevor es in die Außenumgebung ausgebracht wird.
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Die Abgasreinigungseinrichtung verfügt über mehrere Partikelfilter, nämlich zumindest den ersten Partikelfilter und den zweiten Partikelfilter. Die Partikelfilter dienen dem Herausfiltern von Partikeln, insbesondere von Rußpartikeln, aus dem Abgas. Jeder der Partikelfilter verfügt hierzu über einen Filterkörper, welcher zum Herausfiltern der Partikel aus dem Abgas von dem Abgas durchströmt wird. Das dem jeweiligen Partikelfilter zugeführte Abgas durchströmt insoweit vollständig den jeweiligen Filterkörper. In anderen Worten durchströmt das dem ersten Partikelfilter zugeführte Abgas den Filterkörper des ersten Partikelfilters und das dem zweiten Partikelfilter zugeführte Abgas den Filterkörper des zweiten Partikelfilters.
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Die Filterkörper liegen beispielsweise als Wabenkörper vor, welche insbesondere aus Keramik bestehen oder zumindest Keramik aufweisen. Vorzugsweise sind in den Filterkörpern Strömungskanäle ausgebildet, welche wechselseitig verschlossen sind, sodass bei einem Hindurchtreten des Abgases durch den jeweiligen Filterkörper das Abgas von einem der Strömungskanäle in einen anderen der Strömungskanäle übertreten muss und hierbei durch eine poröse Wand des Partikelfilters hindurchtritt, welche sowohl den einen Strömungskanal als auch den anderen Strömungskanal begrenzt. Bei diesem Hindurchtreten durch die Wand werden die Partikel aus dem Partikelfilter abgeschieden.
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Während des Betriebs der Antriebseinrichtung beziehungsweise der Brennkraftmaschine sammeln sich in dem Partikelfilter Partikel an, welche diesen mit der Zeit zusetzen, sodass der Druckverlust des jeweiligen Partikelfilters zunimmt. Aus diesem Grund ist es vorgesehen, den jeweiligen Partikelfilter von Zeit zu Zeit zu regenerieren und hierzu in dem Partikelfiltern vorliegende Partikel aus diesem auszutragen. Bevorzugt wird hierzu die Temperatur des Partikelfilters derart erhöht, dass die in diesem vorliegenden Partikel verbrennen beziehungsweise oxidieren. Hierbei kann Asche entstehen, welche teilweise aus dem Partikelfilter ausgetragen wird, jedoch auch teilweise in dem Partikelfilter verbleibt. Dennoch wird durch das Regenerieren ein Großteil der Partikel aus diesem ausgetragen, wodurch der Druckverlust wieder sinkt.
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Die Asche entsteht zusätzlich oder alternativ durch die Verbrennung eines Schmiermittels. Auch aus diesem Grund ist der Eintrag an Asche in den Partikelfilter gering. Weil in der Asche kein Kohlenstoff enthalten ist, wird die Asche während des Regenerierens nicht abgebaut. Der Anstieg der Filtrationsleistung aufgrund der in dem Partikelfilter vorliegenden Asche ist insoweit nicht reversibel. Bis jedoch ein hinreichendes Maß an Asche in dem Partikelfilter vorliegt, muss die Filtrationsleistung des ersten Partikelfilters durch den zweiten Partikelfilter ausgeglichen werden. Das Eintragen einer hinreichenden Menge an Asche in den Partikelfilter, um die gewünschte Filtrationsleistung zu erzielen, benötigt üblicherweise eine Fahrleistung des Kraftfahrzeugs von mehreren tausend Kilometern.
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Die Beladung des Partikelfilters mit Partikeln führt zwar ebenfalls zu einem Anstieg der Filtrationsleitung. Insbesondere im Falle der Ausgestaltung der Brennkraftmaschine als Ottobrennkraftmaschine werden die in dem Partikelfilter vorliegenden Partikel jedoch rasch während des Regenerierens des Partikelfilters abgebrannt, sodass die Filtrationsleistung wieder absinkt. Die Beladung des Partikelfilters mit Partikeln ist insoweit kein zuverlässiger Weg, um die Filtrationsleistung anzuheben, insbesondere dauerhaft anzuheben.
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In einem fabrikneuen Partikelfilter liegen weder Partikel noch Asche vor. Das bedeutet, dass zum einen sein Druckverlust sehr gering ist, zum anderen ist jedoch auch seine Filtrationsleistung gering. Insoweit reicht bei einem Partikelfilter, bei welchem die Beladung mit Partikel und Asche unter einem bestimmten Wert liegt, die Filtrationsleistung nicht aus, um den gewünschten Anteil der Partikel aus dem Abgas herauszufiltern. Insbesondere wird erst ab Erreichen dieses Werts durch die Beladung eine Filtrationsleistung des Partikelfilters erzielt, die über einem bestimmten Wert liegt. Bei geringer Laufleistung des entsprechenden Partikelfilters kann es also vorkommen, dass unerwünscht viele Partikel durch diesen hindurch gelangen. Unter der Laufleistung wird die akkumulierte Betriebsdauer des entsprechenden Partikelfilters verstanden.
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Aus diesem Grund sind gemäß der Erfindung zwei Partikelfilter vorgesehen, die strömungstechnisch hintereinander angeordnet und über die Abgasleitungen miteinander verbunden sind. Hierbei ist der zweite Partikelfilter ausschließlich über den ersten Partikelfilter strömungstechnisch an die Kraftmaschine angeschlossen. Das bedeutet, dass das gesamte Abgas, das den zweiten Partikelfilter durchströmt, zuvor den ersten Partikelfilter durchströmt hat. Umgekehrt bedeutet es ebenso, dass das gesamte Abgas, welches den ersten Partikelfilter durchströmt, nachfolgend auch den zweiten Partikelfilter durchströmt.
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Es ist also gerade kein Bypass oder dergleichen vorgesehen, um einen Teil des Abgases um einen der Partikelfilter herumzuführen. Vielmehr werden die beiden Partikelfilter stets mit derselben Abgasmenge beaufschlagt. Hierdurch wird die bei geringer Laufleistung niedrigere Filtrationsleistung des ersten Partikelfilters durch den zweiten Partikelfilter ausgeglichen. Durch den ersten Partikelfilter hindurchgelangende Partikel werden also von dem zweiten Partikelfilter aus dem Abgas herausgefiltert, sodass sich über den ersten Partikelfilter und den zweiten Partikelfilter hinweg eine Gesamtfiltrationsleistung ergibt, die zumindest einer Vorgabefiltrationsleistung entspricht.
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Der erste Partikelfilter ist derart ausgebildet, dass er (erst) ab Überschreiten einer bestimmten Laufleistung eine Filtrationsleistung aufweist, die der Vorgabefiltrationsleistung entspricht oder höher ist als diese. Das bedeutet, dass bei Überschreiten dieser bestimmten Laufleistung der erste Partikelfilter alleine bereits hinreichend ist, um die Vorgabefiltrationsleistung zu erreichen. Der zweite Partikelfilter dient hingegen lediglich dem Ausgleich der bei geringerer Laufleistung zu niedrigen Filtrationsleistung des ersten Partikelfilters. Hat der erste Partikelfilter die der Vorgabefiltrationsleistung entsprechende Filtrationsleistung bei entsprechender Laufleistung erreicht, ist der zweite Partikelfilter im Wesentlichen funktionslos beziehungsweise wird nicht mehr zum Herausfiltern von Partikeln aus dem Abgas benötigt.
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Um möglichst rasch eine Gesamtfiltrationsleistung der Abgasreinigungseinrichtung mittels des ersten Partikelfilters und des zweiten Partikelfilters zu erzielen, die insbesondere der Vorgabefiltrationsleistung entspricht, soll eine Regeneration des zweiten Partikelfilters nach Möglichkeit über größere Zeiträume als für den ersten Partikelfilter unterbleiben. Das bedeutet, dass die Partikelfilter derart strömungstechnisch angeordnet sind, dass bei einer Regeneration des ersten Partikelfilters zumindest zeitweise keine Regeneration des zweiten Partikelfilters auftritt. Aus diesem Grund ist ein hinreichender strömungstechnischer Abstand zwischen den beiden Partikelfiltern vorgesehen. In anderen Worten soll der zweite Partikelfilter in Strömungsrichtung des Abgases gesehen von dem ersten Partikelfilter einen Abstand aufweisen, der größer ist als die Länge des Filterkörpers des ersten Partikelfilters und/oder als die Länge des Filterkörpers des zweiten Partikelfilters.
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Besonders bevorzugt beträgt der Abstand der beiden Partikelfilter in Strömungsrichtung ein mehrfaches der Länge des Filterkörpers des ersten Partikelfilters beziehungsweise des zweiten Partikelfilters. Beispielsweise ist der Abstand zwischen den Partikelfiltern um einen Faktor von mindestens 2, mindestens 3, mindestens 4, mindestens 5, mindestens 7,5 oder mindestens 10 größer als die Länge des jeweiligen Filterkörpers. Unter der Länge des Filterkörpers ist dessen Erstreckung in Strömungsrichtung zu verstehen. Die Länge kann insoweit auch als strömungstechnische Länge bezeichnet werden, genauso wie der Abstand in Strömungsrichtung alternativ auch als strömungstechnischer Abstand bezeichnet werden kann. Aufgrund des beschriebenen Abstands zwischen den Filterkörper wird ein ungewünschter Abbrand der in dem zweiten Partikelfilter vorliegenden Partikeln unterbunden, wohingegen das Abbrennen der in dem ersten Partikelfilter vorliegenden Partikel ohne weiteres möglich ist und regelmäßig erfolgt.
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Beispielsweise sind die Filterkörper des ersten Partikelfilters und des zweiten Partikelfilters identisch ausgestaltet, insbesondere weisen sie dieselben Abmessungen auf. Zusätzlich oder alternativ können für die beiden Partikelfilter Anzahl und/oder Abmessungen der Strömungskanäle übereinstimmen. Auf dem Filterkörper des ersten Partikelfilters kann jedoch zusätzlich eine Beschichtung aufgebracht sein, insbesondere eine katalytische Beschichtung, wohingegen dies für den Filterkörper des zweiten Partikelfilters bevorzugt nicht der Fall ist. Besonders bevorzugt ist also der Filterkörper des zweiten Partikelfilters hinsichtlich einer solchen katalytischen Beschichtung beschichtungsfrei ausgestaltet. Beispielsweise weist der Filterkörper des ersten Partikelfilters und der Filterkörper des zweiten Partikelfilters dieselbe strömungstechnische Länge auf.
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Mit der beschriebenen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung wird bereits bei geringer Laufleistung der Partikelfilter eine hinreichende Filtrationsleistung erzielt. Insbesondere entspricht die Gesamtfiltrationsleistung, also die Summe aus der Filtrationsleistung des ersten Partikelfilters und der Filtrationsleistung des zweiten Partikelfilters, zumindest der Vorgabefiltrationsleistung. Die Filtrationsleistung der einzelnen Partikelfilter ist jedoch kleiner als die Vorgabefiltrationsleistung. Gesetzliche Vorgaben hinsichtlich der Partikelemission der Antriebseinrichtung sind durch die Verwendung der beiden Partikelfilter ohne weiteres einzuhalten.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Partikelfilter ausschließlich über den ersten Partikelfilter strömungstechnisch an die Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Hierauf wurde vorstehend bereits eingegangen. Das gesamte den ersten Partikelfilter durchströmende Abgas wird insoweit auch dem zweiten Partikelfilter zugeführt. Umgekehrt hat das Abgas, welches den zweiten Partikelfilter durchströmt, zuvor auch den ersten Partikelfilter durchströmt. Hierdurch wird die hohe Gesamtfiltrationsleistung erzielt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der strömungstechnische Abstand des zweiten Partikelfilters von dem ersten Partikelfilter größer ist als der strömungstechnische Abstand des ersten Partikelfilters von der Brennkraftmaschine. In Strömungsrichtung des Abgases gesehen ist in anderen Worten der zweite Partikelfilter weiter von dem ersten Partikelfilter entfernt als der erste Partikelfilter von der Brennkraftmaschine. Der erste Partikelfilter ist insoweit motornah, also strömungstechnisch nah an der Brennkraftmaschine, und der zweite Partikelfilter motorfern, also weiter entfernt von der Brennkraftmaschine, angeordnet. Hierdurch wird das unerwünschte Abbrennen der in dem zweiten Partikelfilter vorliegenden Partikel verhindert, sodass eine hohe Gesamtfiltrationsleistung vorliegt.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der erste Partikelfilter und der zweite Partikelfilter strömungstechnisch derart voneinander beabstandet angeordnet sind, dass bei einer an der Brennkraftmaschine vorliegenden ersten Abgastemperatur in dem ersten Partikelfilter eine Regeneration erfolgt und in dem zweiten Partikelfilter stets unterbleibt. Die erste Abgastemperatur ist also derart hoch, dass in dem ersten Partikelfilter die Regeneration erfolgt, also die in dem ersten Partikelfilter enthaltenen Partikel abgebrannt beziehungsweise oxidiert werden. Der Abstand zwischen den beiden Partikelfiltern ist derart gewählt, dass bei Vorliegen der ersten Abgastemperatur an der Brennkraftmaschine in dem zweiten Partikelfilter zuverlässig keine Regeneration erfolgt. Dies ist besonders bevorzugt unabhängig von Umgebungsbedingungen. Bei üblichen Umgebungsbedingungen erfolgt bei Vorliegen der ersten Abgastemperatur an der Brennkraftmaschine insoweit kein Regenerieren des zweiten Partikelfilters. Das Regenerieren des zweiten Partikelfilters bei der ersten Abgastemperatur soll also auch beispielsweise bei hohen Umgebungstemperaturen unterbleiben. Hierdurch wird die hohe Gesamtfiltrationsleistung realisiert. Unter den üblichen Umgebungsbedingungen beziehungsweise den hohen Umgebungstemperaturen werden beispielsweise Temperaturen von höchstens 60 °C, höchstens 50 °C, höchstens 45 °C oder höchstens 40 °C verstanden.
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Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Partikelfilter und der zweite Partikelfilter strömungstechnisch derart voneinander beabstandet angeordnet sind, dass bei einer an der Brennkraftmaschine vorliegenden zweiten Abgastemperatur, die höher ist als die erste Abgastemperatur, die Regeneration sowohl in dem ersten Partikelfilter als auch in dem zweiten Partikelfilter erfolgt, oder dass bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine die Regenration des zweiten Partikelfilters stets unterbleibt oder nur mittels einer Heizeinrichtung und/oder einer Sekundärlufteinrichtung erzielbar ist.
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Bei der zweiten Abgastemperatur, die wiederum an der Brennkraftmaschine vorliegt, soll also sowohl die Regeneration in dem ersten Partikelfilter als auch die Regeneration in dem zweiten Partikelfilter auftreten. Die zweite Abgastemperatur ist dabei derart gewählt, dass eine zulässige Betriebstemperatur des ersten Partikelfilters nicht überschritten wird, also die Temperatur des ersten Partikelfilters höchstens der maximal zulässigen Temperatur entspricht. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Antriebeinrichtung ist eine Regeneration auch des zweiten Partikelfilters allein durch entsprechenden Betrieb der Brennkraftmaschine möglich.
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Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Regeneration des zweiten Partikelfilters stets unterbleibt, nämlich während dem bestimmungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine. Auch bei Vorliegen einer bei bestimmungsgemäßem Betrieb maximal mittels der Brennkraftmaschine erzielbaren Abgastemperatur erfolgt also keine Regeneration des zweiten Partikelfilters. Unter dem bestimmungsgemäßen Betrieb ist ein Betrieb der Brennkraftmaschine zu verstehen, welcher beschädigungsfrei möglich ist und/oder bei welchem die Temperatur der Brennkraftmaschine ihrer Betriebstemperatur entspricht.
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Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Regeneration nicht mittels der Brennkraftmaschine alleine bewirkbar ist, sondern hierzu zusätzlich die Heizeinrichtung beziehungsweise die Sekundärlufteinrichtung vorliegt. Werden die Heizeinrichtung und/oder die Sekundärlufteinrichtung betrieben, so erfolgt also auch in dem zweiten Partikelfilter die Regenration, insbesondere bei Vorliegen der ersten Abgastemperatur und/oder der zweiten Abgastemperatur.
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Soll das Regenerieren des zweiten Partikelfilters stets unterbleiben, so ist dieser bevorzugt derart ausgelegt, dass bis zum Erreichen der Vorgabefiltrationsleistung durch die Filtrationsleistung des ersten Partikelfilters kein Zusetzen des zweiten Partikelfilters mit Partikeln auftritt. Hierzu ist eine entsprechende Dimensionierung des zweiten Partikelfilters vorgesehen. Die beschriebene Ausgestaltung hat den Vorteil einer hohen Gesamtfiltrationsleistung bei gleichzeitig langer Lebensdauer der Abgasreinigungseinrichtung.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der zweite Partikelfilter zur Regeneration mittels der Heizeinrichtung beheizbar ist, und/oder das zur Regeneration des zweiten Partikelfilters mittels der Sekundärlufteinrichtung in die Abgasleitung stromaufwärts des zweiten Partikelfiltersekundärluft in das Abgas einbringbar ist. Die Heizeinrichtung dient dem Beheizen des zweiten Partikelfilters, entweder unmittelbar oder lediglich mittelbar. Unter dem unmittelbaren Beheizen ist zu verstehen, dass die Heizeinrichtung unmittelbar Wärme in den zweiten Partikelfilter einträgt. Beispielsweise steht die Heizeinrichtung hierzu in Berührkontakt mit dem zweiten Partikelfilter beziehungsweise liegt an diesem an oder umgreift ihn.
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Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Heizeinrichtung das die Abgasleitung stromaufwärts des zweiten Partikelfilters durchströmende Abgas erwärmt. Das auf diese Art und Weise erwärmte Abgas durchströmt nachfolgend den zweiten Partikelfilter und erwärmt diesen ebenfalls. Die von der Heizeinrichtung bereitgestellte Wärme wird insoweit lediglich mittelbar über das Abgas an den zweiten Partikelfilter übertragen. Die Heizeinrichtung wird zumindest zeitweise derart betrieben, dass die Regeneration des zweiten Partikelfilters erfolgt. Zusätzlich oder alternativ zu der Heizeinrichtung liegt die Sekundärlufteinrichtung vor. Diese dient dem Einbringen der Sekundärluft in das Abgas stromaufwärts des zweiten Partikelfilters. Die Sekundärluft ist sauerstoffhaltig und begünstigt hierdurch die Regeneration des zweiten Partikelfilters. Mithilfe der Heizeinrichtung und/oder der Lufteinrichtung ist also ein zuverlässiges Durchführen der Regeneration des zweiten Partikelfilters möglich.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Partikelfilter eine katalytische wirksame Beschichtung aufweist, oder dass strömungstechnisch vor dem ersten Partikelfilter oder zwischen dem ersten Partikelfilter und dem zweiten Partikelfilter ein Fahrzeugkatalysator angeordnet ist. Die katalytisch wirksame Beschichtung beziehungsweise der Fahrzeugkatalysator dient einer katalytischen Reinigung des Abgases, also einer katalytischen Umwandlung von Schadstoff in weniger gefährliche Produkte. Die katalytische wirksame Beschichtung ist vorzugsweise auf den Filterkörper des ersten Partikelfilters aufgetragen.
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Die Beschichtung ist vorzugsweise derart gewählt, dass der erste Partikelfilter als Drei-Wege-Katalysator arbeitet. Auch der Fahrzeugkatalysator liegt bevorzugt als Drei-Wege-Katalysator vor. Der Fahrzeugkatalysator ist strömungstechnisch entweder vor dem Partikelfilter angeordnet, also strömungstechnisch zwischen der Brennkraftmaschine und dem ersten Partikelfilter.
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Alternativ kann er auch zwischen den beiden Partikelfiltern vorliegen. Selbstverständlich ist es auch möglich, mehrere Fahrzeugkatalysatoren zu verwenden, welche grundsätzlich beliebig anordenbar sind. Die beschriebene Ausgestaltung ermöglicht eine besonders effektive Reinigung des Abgases.
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Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass zusätzlich zu dem ersten Partikelfilter und dem zweiten Partikelfilter wenigstens ein weiterer erster Partikelfilter und wenigstens ein weiterer zweiter Partikelfilter vorliegen, die strömungstechnisch parallel zu dem ersten Partikelfilter und dem zweiten Partikelfilter angeordnet und an die Brennkraftmaschine angeschlossen sind. Der weitere erste Partikelfilter und der weitere zweite Partikelfilter sind analog zu dem ersten Partikelfilter und dem zweiten Partikelfilter strömungstechnisch hintereinander angeordnet und über eine (weitere) Abgasleitung miteinander verbunden, sodass der weitere zweite Partikelfilter über den weiteren ersten Partikelfilter strömungstechnisch an die Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Hinsichtlich des weiteren ersten Partikelfilters und des weiteren zweiten Partikelfilters wird auf die Ausführungen zu dem ersten Partikelfilter und dem zweiten Partikelfilter hingewiesen. Diese sind analog anwendbar. Die Verwendung der weiteren Partikelfilter ermöglicht eine effektive Reinigung des Abgases.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einer Antriebseinrichtung gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Antriebseinrichtung über eine Abgas erzeugende Brennkraftmaschine sowie eine Abgasreinigungseinrichtung verfügt, wobei die Abgasreinigungseinrichtung einen ersten Partikelfilter sowie einen zweiten Partikelfilter aufweist, die strömungstechnisch hintereinander angeordnet und über eine Abgasleitung miteinander verbunden sind, sodass der zweite Partikelfilter über den ersten Partikelfilter strömungstechnisch an die Brennkraftmaschine angeschlossen ist.
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Dabei ist vorgesehen, dass der zweite Partikelfilter in Strömungsrichtung des Abgases gesehen von dem ersten Partikelfilter einen Abstand aufweist, der größer ist als eine Länge eines Filterkörpers des ersten Partikelfilters und/oder als eine Länge eines Filterkörpers des zweiten Partikelfilters, wobei zeitweise die Antriebseinrichtung derart betrieben wird, dass der erste Partikelfilter regeneriert wird und ein Regenerieren des zweiten Partikelfilters unterbleibt.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise 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.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Antriebseinrichtung nur während eines Einlaufzeitraums des ersten Partikelfilters zum Regenerieren des zweiten Partikelfilters betrieben wird. Unter dem Einlaufzeitraum wird ein Zeitraum verstanden, während welchem die Filtrationsleistung des ersten Partikelfilters kleiner ist als die Vorgabefiltrationsleistung. Sobald der erste Partikelfilter also eine hinreichende Filtrationsleistung erzielt hat, ist das Betreiben des zweiten Partikelfilters nicht mehr notwendig. Vielmehr kann davon ausgegangen werden, dass der erste Partikelfilter bereits eine hinreichende Filtration des Abgases vornimmt, sodass der zweite Partikelfilter nicht oder lediglich geringfügig mit Partikeln beladen wird. Entsprechend ist auch kein Regenerieren des zweiten Partikelfilters mehr notwendig.
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Es kann jedoch beispielsweise vorgesehen sein, dass der zweite Partikelfilter regeneriert wird, insbesondere einmalig beziehungsweise letztmalig, sobald festgestellt wird, dass der erste Partikelfilter eine Filtrationsleistung aufweist, die der Vorgabefiltrationsleistung entspricht. Hierdurch wird ein besonders geringer Druckverlust über den zweiten Partikelfilter erzielt. Nachfolgend unterbleibt das Regenerieren des zweiten Partikelfilters. Während des Einlaufzeitraums des ersten Partikelfilters, also während die Filtrationsleistung des ersten Partikelfilters kleiner ist als die Vorgabefiltrationsleistung, ist es jedoch notwendig, den zweiten Partikelfilter von Zeit zu Zeit zu regenerieren, nämlich wenn dieser mit Partikeln beladen ist. Dies erfolgt auf die beschriebene Art und Weise. Die skizzierte Vorgehensweise ermöglicht ein besonders effektives Reinigen des Abgases.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
- 1 schematische Ausgestaltungen einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, sowie
- 2 ein Diagramm, in welchem Filtrationsleistungen zweier Partikelfilter sowie eine Gesamtfiltrationsleistung über der Zeit dargestellt sind.
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Die 1 zeigt schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1 in drei unterschiedlichen Ausgestaltungen, nämlich einer oben dargestellten ersten Ausgestaltung, einer in der Mitte dargestellten zweiten Ausgestaltung und einer unten dargestellten dritten Ausgestaltung. Die Antriebseinrichtung 1 verfügt in ihrer ersten Ausgestaltung über eine Brennkraftmaschine 2 und eine Abgasreinigungseinrichtung 3 mit einem ersten Partikelfilter 4 und einem zweiten Partikelfilter 5, die strömungstechnisch hintereinander angeordnet und über eine Abgasleitung 6 miteinander verbunden sind. Während eines Betriebs der Brennkraftmaschine 2 fällt Abgas an, welches der Abgasreinigungseinrichtung 3 zugeführt wird und nacheinander den ersten Partikelfilter 4 und den zweiten Partikelfilter 5 durchströmt. Der zweite Partikelfilter 5 weist in Strömungsrichtung des Abgases gesehen von dem ersten Partikelfilter 4 einen Abstand auf, der größer ist als eine Länge eines Filterkörpers des ersten Partikelfilters 4 und/oder als eine Länge eines Filterkörpers des zweiten Partikelfilters 5. Alternativ kann der Abstand auch größer sein als eine Länge des ersten Partikelfilters 4 und/oder eine Länge des zweiten Partikelfilters 5.
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Die zweite Ausgestaltung der Antriebseinrichtung 1 ähnelt der ersten, sodass auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Diese liegen darin, dass zusätzlich zu den beiden Partikelfiltern 4 und 5 ein weiterer erster Partikelfilter 7 sowie ein weiterer zweiter Partikelfilter 8 vorliegen, die Bestandteil der Abgasreinigungseinrichtung 3 sind. Die beiden Partikelfilter 7 und 8 sind analog zu den Partikelfiltern 4 und 5 strömungstechnisch hintereinander angeordnet und über eine Abgasleitung 9 miteinander verbunden.
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Die weiteren Partikelfilter 7 und 8 sind strömungstechnisch parallel zu den Partikelfiltern 4 und 5 angeordnet. Die Partikelfilter 4, 5, 7 und 8 sind stromaufwärts der Partikelfilter 4 und 7 strömungstechnisch an die Brennkraftmaschine 2 angeschlossen, wobei das von der Brennkraftmaschine 2 kommende Abgas auf die Partikelfilter 4 und 5 einerseits sowie die Partikelfilter 7 und 8 andererseits aufgeteilt wird. Insbesondere wird zunächst das Abgas mehrerer Zylinderbänke der Brennkraftmaschine 2 zusammengefasst und nachfolgend aufgeteilt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel dient hierzu ein Rosenrohr.
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Die dritte Ausführungsform der Antriebseinrichtung 1 ähnelt der zweiten Ausführungsform, sodass wiederum auf die vorstehenden Ausführungen zurückgegriffen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Diese liegen darin, dass den Partikelfiltern 4 und 5 einerseits und den Partikelfiltern 7 und 8 andererseits das von den Zylinderbänken kommende Abgas separat zugeführt wird. Den Partikelfiltern 4 und 5 wird insoweit das Abgas einer der Zylinderbänke und den Partikelfiltern 7 und 8 das Abgas einer anderen der Zylinderbänke zugeführt.
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Die 2 zeigt ein Diagramm, in welchem ein Verlauf 10 einer Filtrationsleistung des ersten Partikelfilters 4, ein Verlauf 11 einer Filtrationsleistung des zweiten Partikelfilters 8 sowie ein Verlauf 12 einer Gesamtfiltrationsleistung angibt. Die Gesamtfiltrationsleistung entspricht dabei der Summe der Filtrationsleistung des ersten Partikelfilters 4 und der Filtrationsleistung des zweiten Partikelfilters 5. Es ist erkennbar, dass sich die Gesamtfiltrationsleistung bei geringer Laufleistung zunächst gleichmäßig aus den Filtrationsleistungen des ersten Partikelfilters 4 und des zweiten Partikelfilters 5 zusammensetzt. Mit steigender Laufleistung wird der Anteil der Filtrationsleistung des ersten Partikelfilters 4 an der Gesamtfiltrationsleistung größer, vorzugsweise bis er der Gesamtfiltrationsleistung entspricht. Ab diesem Zeitpunkt ist entsprechend die Filtrationsleistung des zweiten Partikelfilters 8 gleich null. Dieser trägt also nichts oder lediglich geringfügig zur Filtration des Abgases bei.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebseinrichtung
- 2
- Brennkraftmaschine
- 3
- Abgasreinigungseinrichtung
- 4
- 1. Partikelfilter
- 5
- 2. Partikelfilter
- 6
- Abgasleitung
- 7
- 1. Partikelfilter
- 8
- 2. Partikelfilter
- 9
- Abgasleitung
- 10
- Verlauf
- 11
- Verlauf
- 12
- Verlauf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005023518 B4 [0002]
