DE102020005957A1 - Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Verbrennungskraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102020005957A1
DE102020005957A1 DE102020005957.0A DE102020005957A DE102020005957A1 DE 102020005957 A1 DE102020005957 A1 DE 102020005957A1 DE 102020005957 A DE102020005957 A DE 102020005957A DE 102020005957 A1 DE102020005957 A1 DE 102020005957A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
combustion engine
internal combustion
adsorber
exhaust gas
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020005957.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Matthias Thewes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FEV Group GmbH
Original Assignee
FEV Group GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FEV Group GmbH filed Critical FEV Group GmbH
Publication of DE102020005957A1 publication Critical patent/DE102020005957A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/0233Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles periodically cleaning filter by blowing a gas through the filter in a direction opposite to exhaust flow, e.g. exposing filter to engine air intake
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0835Hydrocarbons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • F01N3/0878Bypassing absorbents or adsorbents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • F01N3/0885Regeneration of deteriorated absorbents or adsorbents, e.g. desulfurization of NOx traps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2033Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using a fuel burner or introducing fuel into exhaust duct
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2832Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support granular, e.g. pellets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10Inorganic adsorbents
    • B01D2253/102Carbon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40011Methods relating to the process cycle in pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40043Purging
    • B01D2259/4005Nature of purge gas
    • B01D2259/40056Gases other than recycled product or process gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/40083Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption
    • B01D2259/40088Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating
    • B01D2259/4009Regeneration of adsorbents in processes other than pressure or temperature swing adsorption by heating using hot gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/16Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric heater, i.e. a resistance heater
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2410/00By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (1), umfassend einen Verbrennungsmotor (10), einen Abgasstrang (2) zum Abführen eines Abgasstroms aus dem Verbrennungsmotor (10) und ein Filtersystem (3) zum Neutralisieren von Schadstoffen in dem Abgasstrom, wobei das Filtersystem (3) innerhalb des Abgasstrangs angeordnet ist und einen Adsorber (4) umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine und zwei Verfahren zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine.
  • Die DE10131798 A1 offenbart ein Adsorber für einen Kraftstofftank eines Verbrennungsmotors. Zudem ist eine Regenerationseinrichtung zur Regenerierung des Adsorbers offenbart, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der Regenerationseinrichtung eine Steuerungsvorrichtung zugeordnet ist, die eine Aktivierung der Regenerationseinrichtung im Schiebebetrieb des Verbrennungsmotors vornimmt.
  • Eine erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine umfasst einen Verbrennungsmotor, einen Abgasstrang zum Abführen eines Abgasstroms aus dem Verbrennungsmotor und ein Filtersystem zum Neutralisieren von Schadstoffen in dem Abgasstrom. Das Filtersystem ist innerhalb des Abgasstrangs angeordnet ist und umfasst einen Adsorber.
  • Dadurch, dass der Adsorber innerhalb des Abgasstranges angeordnet ist, wird eine Neutralisierung von Schadstoffen, insbesondere Feinstaub, in dem Abgasstrom und dadurch eine geringere Schadstoffbelastung der Umwelt ermöglicht.
  • Bevorzugt ist der Adsorber als ein Aktivkohlefilter ausgebildet.
  • Im Rahmen der Erfindung zeigte sich, dass Adsorber effektiv eingesetzt werden können, um Schadstoffe von Verbrennungsmotoren effektiv zu filtern. Dies ist aus Anwendungen beispielsweise für Kraftstofftanks bekannt. Eine Anordnung des Adsorbers im Abgasstrang ermöglicht eine zusätzliche Filterung von Schadstoffen, welche durch den Einsatz von herkömmlichen Komponenten zur Abgasreinigung für Verbrennungskraftmaschinen sonst nicht gefiltert werden könnten.
  • Eine Neutralisierung erfolgt bevorzugt dann, wenn Schadstoffe aus dem Abgasstrom verringert werden.
  • Bevorzugt umfasst die Verbrennungskraftmaschine einen Katalysator, wobei der Katalysator innerhalb des Abgasstrangs und stromaufwärts des Filtersystems angeordnet ist. Weiterhin umfasst die Verbrennungskraftmaschine einen Brenner zum Beheizen des Katalysators.
  • Für den Fall, dass ein Brenner aktiv ist, welcher den Katalysator beheizt, ermöglicht der Adsorber eine Filterung von Brennerabgasen. Dies ermöglicht eine Reduktion von Schadstoffen, welche von der Verbrennungskraftmaschine während einer Erwärmung des Katalysators ausgestoßen werden.
  • Bevorzugt wird die Verbrennungskraftmaschine in einem Fahrzeug eingesetzt. Dabei wird der Verbrennungsmotor bevorzugt eingesetzt, um das Fahrzeug anzutreiben. Der Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine wird zum Kontrollieren und/oder Reduzieren von Schadstoffen im Abgas des Verbrennungsmotors eingesetzt. Dies ermöglicht die Einhaltung von gesetzlichen Bestimmungen zu Schadstoffemissionen für Fahrzeuge.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine umfasst die Schritte:
    • - Verhindern eines Startes eines Verbrennungsmotors der Verbrennungskraftmaschine, wenn eine Temperatur eines Katalysators der Verbrennungskraftmaschine einen Grenzwert für die Temperatur des Katalysators unterschreitet und/oder
    • - Verhindern eines Startes des Verbrennungsmotors, wenn ein Brenner und/oder eine elektrische Heizung zum Heizen des Katalysators aktiv sind.
  • Das Verhindern eines Startes des Verbrennungsmotors, wenn eine Temperatur des Katalysators einen Grenzwert für die Temperatur des Katalysators unterschreitet, ermöglicht eine Reduktion von Emissionen während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine.
  • Das Verhindern eines Startes des Verbrennungsmotors, wenn ein Brenner zum Heizen des Katalysators aktiv ist, ermöglicht es, dass Schadstoffemissionen, welche bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors auftreten, reduziert werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs, wobei die Verbrennungskraftmaschine einen Verbrennungsmotor, einen Abgasstrang zum Abführen eines Abgasstroms aus dem Verbrennungsmotor und ein Filtersystem zum Neutralisieren von Schadstoffen in dem Abgasstrom umfasst, und wobei das Filtersystem innerhalb des Abgasstrangs angeordnet ist und einen Adsorber umfasst, umfasst die Schritte:
    • - Verhindern eines Stopps des Verbrennungsmotors, während eine Spülvorrichtung des Filtersystems zur Leitung von Frischluft durch den Adsorber zwecks Regeneration des Adsorbers einen Spülvorgang des Adsorber mit Frischluft durchführt und/oder
    • - Abbrechen eines Spülvorgangs des Adsorbers mit Frischluft, wenn der Adsorber eine Filterkapazität derart aufweist, dass Schadstoffe eines Kaltstart des Verbrennungsmotors durch den Adsorber neutralisiert werden können und/oder
    • - Anpassen einer Verbrennungskraftmaschinenstrategie derart, dass am Ende einer Fahrt des Fahrzeugs der Adsorber eine Filterkapazität derart aufweist, dass Schadstoffe eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors durch den Adsorber neutralisiert werden können.
  • Durch ein Verhindern eines Stopps des Verbrennungsmotors, während die Spülvorrichtung des Filtersystems einen Spülvorgang des Adsorbers mit Frischluft durchführt, wird eine Emissionsreduktion während eines nachfolgenden Betriebs des Verbrennungsmotors ermöglicht.
  • Durch ein Abbrechen eines Spülvorgangs des Adsorbers, wenn der Adsorber eine Filterkapazität derart aufweist, dass Schadstoffe eines Kaltstart des Verbrennungsmotors durch den Adsorber zu einem hohen Prozentsatz neutralisiert werden können, wird ein schadstoffemissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht. Der Grund dafür ist, dass während eines Spülvorgangs in der Regel kein Filtervorgang durchgeführt werden kann. Während der Brenner und/oder der Verbrennungsmotor betrieben werden, ist ein Filtervorgang jedoch wünschenswert. Durch einen Abbruch des Spülvorgangs wird daher ein Filtervorgang ermöglicht.
  • Durch ein Anpassen einer Verbrennungskraftmaschinenstrategie derart, dass am Ende einer Fahrt des Fahrzeugs der Adsorber eine Filterkapazität derart aufweist, dass mindestens Schadstoffe eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors durch den Adsorber neutralisiert werden können, wird eine Reduktion von Emissionen während eines Wiederstarts des Verbrennungsmotors ermöglicht. Dieser Schritt eignet sich bevorzugt für einen Einsatz bei Hybridfahrzeugen. Hier wird eine Verbrennungskraftmaschinenstrategie ermöglicht, bei der der Verbrennungsmotor nach Bedarf angeschaltet oder ausgeschaltet werden kann, ohne dass von dem Hybridfahrzeug angeforderte Drehmomente nicht ausgegeben werden können.
  • Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
    • 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine und
    • 2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine.
  • 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine 1. Sie umfasst einen Verbrennungsmotor 10, einen Abgasstrang 2 zum Abführen eines Abgasstroms aus dem Verbrennungsmotor 10 und ein Filtersystem 3 zum Neutralisieren von Schadstoffen in dem Abgasstrom. Das Filtersystem 3 ist innerhalb des Abgasstrangs angeordnet und umfasst einen Adsorber 4.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist die Verbrennungskraftmaschine 1 innerhalb eines Fahrzeugs angeordnet. Die Verbrennungskraftmaschine 1 umfasst einen Katalysator 11 und einen Brenner 12 zum Beheizen des Katalysators 11. Der Katalysator 11 ist innerhalb des Abgasstrangs 2 und stromaufwärts des Filtersystems 3 angeordnet. Der Adsorber 4 ist als Aktivkohlefilter ausgebildet.
  • In dem Fall, in dem ein Kaltstart des Verbrennungsmotors 10 erfolgt, erfolgt ein Erwärmen des Katalysators 11 mittels eines Brenners 12 der Verbrennungskraftmaschine 1. Dies ermöglicht es, dass der Katalysator 11 auf eine Arbeitstemperatur erwärmt wird, ohne dass der Verbrennungsmotor 10 betrieben wird. Dies ermöglicht eine Reduktion von Emissionen im Vergleich zu einem Fall, in dem der Verbrennungsmotor 10 betrieben wird, um den Katalysator 11 zu erwärmen. Die Arbeitstemperatur ist dabei eine Temperatur, bei der eine katalytische Umwandlung von Schadstoffen innerhalb des Katalysators 11 zu einem hohen Prozentsatz erfolgt.
  • Alternativ ist der Katalysator elektrisch beheizbar. In diesem Fall kann auf den Einbau eines Brenners verzichtet werden. Dadurch treten keine Schadstoffe auf, welche durch den Brenner verursacht werden. Dies ermöglicht es, dass der Adsorber 4 nicht zusätzlich beladen wird. Dies ermöglicht es, dass eine größere Kapazität zur Filterung von Abgasen des Verbrennungsmotors 10 zur Verfügung steht.
  • Das Filtersystem 3 umfasst eine Bypassleitung 3a, eine Filterleitung 3b und eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Abgasstroms in die Bypassleitung 3a und/oder in die Filterleitung 3b. Der Adsorber 4 ist innerhalb der Filterleitung 3b angeordnet.
  • Dies ermöglicht es, dass ein Gegenstrom, welcher innerhalb des Adsorbers 4 auftritt, vorteilhaft vermieden wird für einen Abgassteilstrom, welcher in die Bypassleitung 3a gesteuert wird. Der Teilstrom kann dabei auch den kompletten Abgasstrom umfassen.
  • Zusätzlich steuert die Steuerungsvorrichtung den Abgasstrom derart, dass ein Massenstrom des Abgasstroms, welcher in die Filterleitung 3b gesteuert wird, einen Grenzwert für den Massenstrom nicht überschreitet. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Grenzwert für den Massenstrom von einer externen Quelle bereitgestellt und ist für die Steuerungsvorrichtung zugänglich hinterlegt.
  • Die Steuerungsvorrichtung steuert den kompletten Abgasstrom in die Bypassleitung 3a für den Fall, dass eine Neutralisierung von Schadstoffen durch den Katalysator 11 erfolgt. Dies ist in diesem Ausführungsbeispiel der Fall, wenn Schadstoffe aus dem Abgasstrom um 80% durch den Katalysator 11 vermindert werden.
  • Die Steuerungsvorrichtung umfasst zwei steuerbare Ventile 5, 6 zum Steuern eines Abgasstroms. Ein erstes 5 steuerbares Ventil ist innerhalb der Bypassleitung 3a angeordnet. Ein zweites steuerbares Ventil 6 ist innerhalb der Filterleitung 3b angeordnet.
  • Die Ventile 5, 6 sind stufenlos einstellbar ausgebildet. Damit wird es ermöglicht, dass zwischen geringem Gegenstrom und geringeren Schadstoffemissionen stufenlos gewählt werden kann.
  • Alternativ umfasst die Steuervorrichtung lediglich ein mehrwegiges Ventil, welches innerhalb eines Abzweigungsbereichs zwischen der Bypassleitung 3a und der Filterleitung 3b angeordnet ist. Dieses Ventil ist dann derartig ausgebildet, dass der Abgasstrom in Teilströme jeweils für die Filterleitung 3b und die Bypassleitung 3a gesteuert werden kann. Die jeweiligen Teilströme können dabei auch den gesamten Abgasstrom oder Null betragen. Dies ermöglicht eine bauraumsparende und kostensparende Ausgestaltung der Steuervorrichtung.
  • Der Adsorber 4 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine äußere Hülle. In der äußeren Hülle ist granuläre Aktivkohle positioniert. Das Filtersystem 3 umfasst eine Abgaszuführung zum Zuführen von Abgas zum Adsorber 4 und eine Abgasabführung zum Abführen von Abgas von dem Adsorber 4.
  • Das Filtersystem 3 umfasst eine Spülvorrichtung 8. Die Spülvorrichtung 8 ist ausgebildet und eingerichtet, Frischluft zwecks Regeneration des Adsorbers 4 durch den Adsorber 4 zu leiten.
  • Die Spülvorrichtung 8 umfasst eine Frischluftzuführung zum Zuführen von Frischluft und eine Frischluftabführung zum Abführen von Frischluft. Die Frischluftzuführung und die Abgaszuführung sind räumlich getrennt voneinander positioniert. Die Abgasabführung und die Frischluftabführung sind ebenfalls räumlich getrennt voneinander positioniert. Dies ermöglicht es, dass ein Spülvorgang getrennt von einem Neutralisierungsvorgang erfolgen kann.
  • Alternativ sind die Frischluftzuführung und die Abgasabführung identisch. In diesem Fall ist in der Filterleitung 3b ein Rückschlagventil angeordnet. Durch räumliches Zusammenlegen der Frischluftzuführung und der Abgasabführung wird eine Bauraumreduktion für die Verbrennungskraftmaschine 1 ermöglicht.
  • Die Spülvorrichtung 8 umfasst eine Spülleitung 3c zum Leiten von Frischluft durch den Adsorber 4 und eine Pumpe 7 zur Erhöhung eines Massenstroms der Frischluft durch den Adsorber 4. Die Pumpe 7 ist innerhalb der Spülleitung 3c angeordnet.
  • Die Frischluftzuführung und die Frischluftabführung sind innerhalb der Spulleitung 3c stromaufwärts bzw. stromabwärts des Adsorbers 4 angeordnet. Durch die Pumpe 7 wird eine Zeitreduktion für einen Spülvorgang des Adsorbers 4 ermöglicht.
  • 2 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine 1. Die Spülvorrichtung 8 umfasst eine Heizung. Die Heizung 9 ist ausgebildet und eingerichtet, Frischluft und/oder den Adsorber 4 zu erwärmen.
  • Die Heizung 9 ist ausgebildet und eingerichtet Frischluft zu erwärmen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Heizung 9 innerhalb der Spülleitung 3c und stromaufwärts des Adsorbers 4 angeordnet. Dies ermöglicht es, dass Kondensatbildung innerhalb des Adsorbers 4 reduziert und/oder vermieden wird. Dies gilt sowohl während eines Spülvorgangs als auf für einen Neutralisierungsvorgang.
  • Alternativ ist die Heizung 9 ausgebildet und eingerichtet die äußere Hülle des Adsorbers 4 zu erwärmen.
  • Durch das Erwärmen der äußeren Hülle des Adsorbers 4 wird ein direktes Erwärmen der granularen Aktivkohle ermöglicht. Dies ermöglicht es, dass Kondensatbildung innerhalb der granularen Aktivkohle reduziert und/oder vermieden wird.
  • Ein nicht gezeigtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine 1 umfasst die Schritte:
    • - Verhindern eines Stopps des Verbrennungsmotors 10, während eine Spülvorrichtung 8 des Filtersystems 3 zur Leitung von Frischluft durch den Adsorber 4 zwecks Regeneration des Adsorbers 4 einen Spülvorgang des Adsorber 4 mit Frischluft durchführt;
    • - Abbrechen eines Spülvorgangs des Adsorbers 4 mit Frischluft, wenn der Adsorber4 eine Filterkapazität derart aufweist, dass Schadstoffe eines Kaltstart des Verbrennungsmotors 10 durch den Adsorber4 neutralisiert werden können;
    • - Anpassen einer Verbrennungskraftmaschinenstrategie derart, dass am Ende einer Fahrt des Fahrzeugs der Adsorber 4 eine Filterkapazität derart aufweist, dass Schadstoffe eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors 10 durch den Adsorber 4 neutralisiert werden können.
  • Die ersten beiden Schritte werden in diesem Ausführungsbeispiel nacheinander durchgeführt. Der dritte Schritt wird parallel zu den ersten beiden Schritten durchgeführt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird die Verbrennungskraftmaschine 1 in einem Fahrzeug eingesetzt. Das Fahrzeug umfasst eine Steuerungsvorrichtung, welche die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführt.
  • Das Verhindern des Stopps wird erreicht, indem der Verbrennungsmotor 10 weiterläuft, selbst wenn ein Fahrer des Fahrzeugs einen Stopp der Verbrennungskraftmaschine 1 durch Drehen eines Zündschlüssels erwirken will. In diesem Fall läuft der Verbrennungsmotor 10 weiter, ohne ein Drehmoment auf Räder des Fahrzeugs zu übertragen. Der Verbrennungsmotor 10 wird nach Abschluss des Spülvorgangs durch die Steuerungsvorrichtung automatisch abgestellt. Dies ermöglicht es dem Fahrer das Fahrzeug umgehend nach Drehen des Zündschlüssels zu verlassen, ohne auf das Ende des Spülvorgangs warten zu müssen.
  • Für den zweiten Schritt wird die Filterkapazität des Adsorbers durch die Steuerungsvorrichtung ermittelt. Dies erfolgt auf Basis von Kennfeldern, die Abhängigkeiten zwischen Verbrennungsmotorparametern und Beladung des Adsorbers 4 angeben. Die Kennfelder wurden mittels Simulation von einer externen Rechenvorrichtung bedatet. In diesem Ausführungsbeispiel wird von der externen Rechenvorrichtung ein Grenzwert für die Filterkapazität ermittelt, bei dessen Erreichen der Spülvorgang abgebrochen wird. Dieser Grenzwert ist derart ermittelt worden, dass mindestens 90% des Feinstaubs, welcher bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors 10 in die Umwelt abgegeben werden würden durch den Adsorber 4 gefiltert werden können.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug. Die Steuerungsvorrichtung ist ausgebildet und eingerichtet, eine Hybridstrategie des Fahrzeugs umzusetzen. Dabei liest die Steuerungsvorrichtung Navigationsdaten aus, welche der Fahrer für eine Fahrt im Vorfeld eingibt. Navigationsdaten umfassen ein gewünschtes Ziel und eine Route, um das gewünschte Ziel zu erreichen. Die Steuerungsvorrichtung verhindert im Verlauf der Fahrt, dass der Verbrennungsmotor 10 ausgeschaltet wird, um einen Spülvorgang durchzuführen. Ein Spülvorgang soll dann durchgeführt werden, wenn die Filterkapazität unterhalb des Grenzwertes liegt. Der Spülvorgang wird so durchgeführt, dass mit Erreichen des gewünschten Ziels der Grenzwert nicht unterschritten wird.
  • Ein nicht gezeigtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine 1 umfasst die Schritte:
    • - Verhindern eines Startes eines Verbrennungsmotors 10 der Verbrennungskraftmaschine 1, wenn eine Temperatur eines Katalysators 11 der Verbrennungskraftmaschine 1 einen Grenzwert für die Temperatur des Katalysators 11 unterschreitet;
    • - Verhindern eines Startes des Verbrennungsmotors 10, wenn ein Brenner 12 und/oder die elektrische Heizungzum Heizen des Katalysators 11 aktiv sind.
  • Die beiden Schritte werden in diesem Ausführungsbeispiel nacheinander durchgeführt. Alternativ ist auch eine parallele Durchführung möglich.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird die Verbrennungskraftmaschine 1 in einem Fahrzeug eingesetzt. Das Fahrzeug umfasst eine Steuerungsvorrichtung, welche die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführt.
  • Das Verhindern des Startes des Verbrennungsmotors 10 im ersten Schritt wird derart umgesetzt, dass eine Eingabe eines Fahrers des Fahrzeugs zum Starten des Verbrennungsmotors 10 verzögert ausgeführt wird. Dreht der Fahrer einen Zündschlüssel, so startet der Verbrennungsmotor 10 zunächst nicht. Ein Einlegen eines Gangs durch den Fahrer ist so lange nicht möglich, bis der Katalysator 11 eine Temperatur größer oder gleich dem Grenzwert erreicht hat.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug. Dies ermöglicht es, dass der Fahrer auch ohne Start des Verbrennungsmotors 10 das Fahrzeug nutzen kann.
  • Im zweiten Schritt wird ein Start des Verbrennungsmotors 10 so verhindert, wie es für den ersten Schritt beschrieben wurde.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10131798 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Verbrennungskraftmaschine (1), umfassend einen Verbrennungsmotor (10), einen Abgasstrang (2) zum Abführen eines Abgasstroms aus dem Verbrennungsmotor (10) und ein Filtersystem (3) zum Neutralisieren von Schadstoffen in dem Abgasstrom, wobei das Filtersystem (3) innerhalb des Abgasstrangs angeordnet ist und einen Adsorber (4) umfasst.
  2. Verbrennungskraftmaschine (1) nach Anspruch 1, wobei das Filtersystem (3) eine Bypassleitung (3a), eine Filterleitung (3b) und eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Abgasstroms in die Bypassleitung (3a) und/oder in die Filterleitung (3b) umfasst, und wobei der Adsorber (4) innerhalb der Filterleitung (3b) angeordnet ist.
  3. Verbrennungskraftmaschine (1) nach Anspruch 2, wobei die Steuerungsvorrichtung zwei steuerbare Ventile (5, 6) zum Steuern eines Abgasstroms umfasst, und wobei ein erstes (5) steuerbares Ventil innerhalb der Bypassleitung (3a) und ein zweites steuerbares Ventil (6) innerhalb der Filterleitung (3b) angeordnet sind.
  4. Verbrennungskraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Filtersystem (3) eine Spülvorrichtung (8) umfasst, und wobei die Spülvorrichtung (8) ausgebildet und eingerichtet ist, Frischluft zwecks Regeneration des Adsorbers (4) durch den Adsorber (4) zu leiten.
  5. Verbrennungskraftmaschine (1) nach Anspruch 4, wobei die Spülvorrichtung (8) eine Spülleitung (3c) zum Leiten von Frischluft durch den Adsorber (4) und eine Pumpe (7) zur Erhöhung eines Massenstroms der Frischluft durch den Adsorber (4) umfasst, und wobei die Pumpe (7) innerhalb der Spülleitung (3c) angeordnet ist.
  6. Verbrennungskraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spülvorrichtung eine Heizung umfasst, und wobei die Heizung (9) ausgebildet und eingerichtet ist, Frischluft und/oder den Adsorber (4) zu erwärmen.
  7. Verbrennungskraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Katalysator (11), wobei der Katalysator (11) innerhalb des Abgasstrangs (2) und stromaufwärts des Filtersystems (3) angeordnet ist.
  8. Verbrennungskraftmaschine (1) nach Anspruch 7, umfassend eine elektrische Heizung und/oder einen Brenner (12) zum Beheizen des Katalysators (11).
  9. Verfahren zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine (1), umfassend die Schritte: - Verhindern eines Startes eines Verbrennungsmotors (10) der Verbrennungskraftmaschine (1), wenn eine Temperatur eines Katalysators (11) der Verbrennungskraftmaschine (1) einen Grenzwert für die Temperatur des Katalysators (11) unterschreitet und/oder - Verhindern eines Startes des Verbrennungsmotors (10), wenn der Brenner (12) und/oder die elektrische Heizung zum Heizen des Katalysators (11) aktiv sind.
  10. Verfahren zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine (1) eines Fahrzeugs, wobei die Verbrennungskraftmaschine (1) einen Verbrennungsmotor (10), einen Abgasstrang (2) zum Abführen eines Abgasstroms aus dem Verbrennungsmotor (10) und ein Filtersystem (3) zum Neutralisieren von Schadstoffen in dem Abgasstrom umfasst, und wobei das Filtersystem (3) innerhalb des Abgasstrangs angeordnet ist und einen Adsorber (4) umfasst, umfassend die Schritte: - Verhindern eines Stopps des Verbrennungsmotors (10), während eine Spülvorrichtung (8) des Filtersystems (3) zur Leitung von Frischluft durch den Adsorber (4) zwecks Regeneration des Adsorbers (4) einen Spülvorgang des Adsorber (4) mit Frischluft durchführt und/oder - Abbrechen eines Spülvorgangs des Adsorbers (4) mit Frischluft, wenn der Adsorber (4) eine Filterkapazität derart aufweist, dass Schadstoffe eines Kaltstart des Verbrennungsmotors (10) durch den Adsorber (4) neutralisiert werden können und/oder - Anpassen einer Verbrennungskraftmaschinenstrategie derart, dass am Ende einer Fahrt des Fahrzeugs der Adsorber (4) eine Filterkapazität derart aufweist, dass Schadstoffe eines Kaltstarts des Verbrennungsmotors (10) durch den Adsorber (4) neutralisiert werden können.
DE102020005957.0A 2019-10-02 2020-09-29 Verbrennungskraftmaschine Pending DE102020005957A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019126613.0 2019-10-02
DE102019126613.0A DE102019126613A1 (de) 2019-10-02 2019-10-02 Verbrennungskraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020005957A1 true DE102020005957A1 (de) 2020-11-19

Family

ID=68419853

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019126613.0A Withdrawn DE102019126613A1 (de) 2019-10-02 2019-10-02 Verbrennungskraftmaschine
DE102020005957.0A Pending DE102020005957A1 (de) 2019-10-02 2020-09-29 Verbrennungskraftmaschine

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019126613.0A Withdrawn DE102019126613A1 (de) 2019-10-02 2019-10-02 Verbrennungskraftmaschine

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE102019126613A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4112899B1 (de) * 2021-07-02 2023-12-27 Volvo Truck Corporation Regelung einer nox-emissionssteuerung während des starts eines fahrzeugs

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019126613A1 (de) 2019-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3502428B1 (de) Abgasnachbehandlungssystem und verfahren zur abgasnachbehandlung eines verbrennungsmotors
DE112008000975B4 (de) Abgasreinigungsvorrichtung für Verbrennungsmotor
DE102013201947B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Innenraumaufwärmung in einem Kraftfahrzeug
DE10256769B4 (de) Kraftfahrzeug mit einem Diesel-Antriebsmotor
DE102017118215A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
DE102017107378A1 (de) Verfahren zum Aufheizen eines Katalysators sowie Kraftfahrzeug mit einem Katalysator
DE102018100240A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
DE102016207667A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration eines Partikelfilters bei einem Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb
DE112009000424T5 (de) Ladeluftbypass zur Nachbehandlungsverbrennungsluftversorgung
DE102005062924A1 (de) Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters in einer Kfz-Abgasanlage
DE102017115408A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
DE102017100892A1 (de) Regeneration eines Partikelfilters oder Vier-Wege-Katalysators in einer Abgasanlage eines Verbrennungsmotors
DE102018216571A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Hybridkraftfahrzeugs
DE102020005957A1 (de) Verbrennungskraftmaschine
EP2146063A2 (de) Regenerationsvorrichtung
EP1643092A1 (de) Kraftfahrzeug mit einem Diesel-Antriebsmotor mit mittels Kraftstoffdampfeindüsung diskontinuierlich regenerierbarem Abgasreinigungssystem
DE102017222142B4 (de) Abgasanlage mit Partikelfiltervorrichtung und Verfahren zum Betrieb
DE102015219113A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
DE102019101786A1 (de) Verfahren und System zum Regenerieren eines Benzinpartikelfilters in einem Fahrzeugantriebssystem
DE10120973B4 (de) Abgasreinigungsanlage mit Partikelfiltermitteln und Regenerationsverfahren für Partikelfiltermittel
DE102017221739A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung
DE102017219594A1 (de) Verfahren zur Regeneration eines Rußpartikelfilters
DE102008045594B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Zudosierung eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges
DE102018207208A1 (de) Kraftfahrzeug mit einer im Abgasstrang angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung
DE102019124775A1 (de) Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage

Legal Events

Date Code Title Description
R084 Declaration of willingness to licence
R230 Request for early publication