DE3728713C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben
eines Abgasbrenners zur Regeneration
eines Rußfilters gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1,
sowie eine Vorrichtung zum Betreiben
eines Abgasbrenners der vorstehend genannten Art, gemäß
Obergriff von Patentanspruch 4.
In DE 32 19 947 A1 ist ein Verfahren zum Regenerieren eines
Rußfilters von Brennkraftmaschinen angegeben. Hierbei wird die
Regeneration lediglich in Abhängigkeit von der Rußbeladung des
Rußfilters eingeleitet, wobei festgestellt wird, ob eine
Regeneration erforderlich ist oder nicht. Hierbei wird kein
mittels Abgas der Brennkraftmaschine betriebener Brenner
eingesetzt, sondern der Brenner wird mit gesonderter Druckluft
gespeist, so daß unabhängig von den Betriebsbedingungen der
Brennkraftmaschine ein Starten des Brenners möglich ist, da
ausreichend Sauerstoff für die Verbrennung zur Verfügung steht.
Bei Regenerierungsanlagen von Rußfiltern
bei Diesel-Brennkraftmaschinen, unter Verwendung eines
Abgasbrenners hat sich gezeigt, daß der Sauerstoffan
teil in den Abgasen Schwankungen unterworfen ist. Dies
hängt hauptsächlich vom momentanen Betriebspunkt im Mo
torkennfeld ab. Bei geringem Sauerstoffgehalt im Abgas
jedoch bereitet das Starten, d.h. Zünden des Abgasbren
ners, der mit den Abgasen als Sauerstoffträger betrie
ben wird, äußerst große Schwierigkeiten. In vielen Fäl
len reicht die bisher von einer Zündeinrichtung gelie
ferte Zündfunkenenergie nicht aus. Somit kann die Rege
neration einer beispielsweise nachgeschalteten Rußfil
teranlage nicht zufriedenstellend eingeleitet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Betreiben eines Abgasbrenners der ein
gangs genannten Art bereitzustellen, bei denen in zu
verlässiger Weise der Abgasbrenner gezündet werden kann.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe in verfahrenstechnischer
Hinsicht mit dem Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Ab
gasbrenners wird daher der Sauerstoffgehalt im als Sauer
stoffträger für den Abgasbrenner dienenden Abgas für
das Einschalten berücksichtigt und zwar neben der Durch
strömungsgeschwindigkeit. Auf diese Weise können Fehl
zündungen beim Abgasbrenner vermieden werden und insbe
sondere kann der Regenerierungsvorgang zuverlässig ein
geleitet werden. Für die Einschaltung
des Abgasbrenners ist der mittlere Arbeitsdruck und/oder die
Motordrehzahl maßgebend. Hierbei wird der Sauerstoffge
halt des Abgases nach Maßgabe des momentanen Betriebs
punktes der Brennkraftmaschine im Motorkennfeld bestimmt
und einen solchen Motorbetriebspunkt mit hohem Sauer
stoffgehalt im Abgas erhält man dann, wenn der Motor in
einem Bereich mit kleiner Kraftstoffeinspritzmenge, d.h.
kleinem mittleren Arbeitsdruck arbeitet. Auch kann gegebenen
falls zusätzlich die Motordrehzahl für
die Einschaltung maßgebend sein, die ebenfalls eine Aus
sage im Hinblick auf einen hohen Sauerstoffgehalt im Ab
gas vermitteln kann. Der mittlere Arbeitsdruck wird vorzugsweise
durch die Fahrpedalstellung bestimmt. Diese für das Ein
schalten maßgebenden Kenngrößen lassen sich auf einfache
Weise erfassen und sie werden bei den meisten Motor
konstruktionen bereits für den Steuerbetrieb der Brenn
kraftmaschine erfaßt, so daß die hierfür maßgebenden
Meßgrößen bereits vorhanden sind und beim erfindungs
gemäßen Verfahren zum Betreiben des Abgasbrenners genutzt
werden können.
Die vorstehende Aufgabe wird in vorrichtungstechnischer Hinsicht mit
einer Vorrichtung gelöst, deren Merkmale im Patentanspruch 4
angegeben sind.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann daher
über eine Steuereinrichtung die Einschaltung des Abgas
brenners in Abhängigkeit von dem Sauerstoffgehalt im
Abgas betrieben werden, wobei
die Steuereinrichtung mit einer Erfas
sungseinrichtung für den momentanen mittleren Arbeitsdruck und/oder
die Motordrehzahl verbunden ist. Diese kann in die Steuer
einrichtung integriert sein oder die Steuereinrichtung
nach der Erfindung für die Vorrichtung zum Betreiben des
Abgasbrenners ist mit dem möglicherweise schon vorhande
nen entsprechenden Erfassungseinrichtungen verbunden.
Der momentane mittlere Arbeitsdruck kann beispielsweise über die
Kraftstoffeinspritzmenge ermittelt werden. Bei einer
entsprechend kleinen Kraftstoffeinspritzmenge wird dann
die Einschalteinrichtung des Abgasbrenners aktiviert.
Alternativ können mit der Erfassungseinrichtung Senso
ren für die Erfassung der Fahrpedalstellung und/oder der
Drehzahl verbunden sein. Bei hinreichend niedriger
Motordrehzahl kann dann gegebenenfalls in Abhängig
keit von der Fahrpedalstellung die Einschalteinrichtung
des Abgasbrenners aktiviert werden.
Selbstverständlich kann diese Erfassungseinrichtung
auch noch weitere Motorbetriebskenngrößen erfassen
und verarbeiten und sie dann in Abhängigkeit von den
gewünschten Steuergrößen der Steuereinrichtung zulei
ten.
Die Erfindung wird anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
Darin zeigt
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung
zum Betreiben eines Abgasbrenners, und
Fig. 2 ein Beispiel eines Ablaufdiagramms in Form
eines Flußdiagramms zur Erläuterung des
Verfahrensablaufes nach der Erfindung zum
Betreiben des Abgasbrenners.
In der schematischen Ansicht nach Fig. 1 ist mit 1 ins
gesamt eine Rußfilteranlage gezeigt, die in einem Abgas
trakt 12 einer Diesel-Brennkraftmaschine angeordnet ist.
Diese Rußfilteranlage 1 umfaßt ein Rußfilter 2 und die
sem zugeordnet einen Abgasbrenner 3, der beispielsweise
mit Abgas als Sauerstoffträger betrieben wird. Der Ab
gasbrenner 3 hat eine Zündeinrichtung 14 und eine Brenn
stoffzufuhreinrichtung 15, die beispielsweise eine Pumpe
16 mit einem Antriebsmotor 17 und ein Magnetventil 18
umfaßt.
Zum Betreiben des Abgasbrenners 3 ist eine insgesamt
mit 4 bezeichnete Vorrichtung zum Betreiben des Abgas
brenners 3 gezeigt. Bei der dargestellten Ausbildungs
form umfaßt die Vorrichtung 4 eine Steuereinrichtung 5,
eine Einschalteinrichtung 6 und eine Erfassungseinrich
tung 7 für den momentanen Betriebspunkt der Brennkraft
maschine 13 in ihrem Motorkennfeld. Die Einschaltein
richtung 6 ist mit der Brennstoffzufuhreinrichtung 15
und der Zündeinrichtung 14 des Abgasbrenners 3 verbun
den. Die Steuereinrichtung 5 erhält als Eingänge die
Ausgänge der Erfassungseinrichtung 7, wobei es sich um
die Motordrehzahl nM und/oder das Motordrehmoment Md
und/oder um den mittleren Arbeitsdruck PM und/oder gegebenenfalls
weitere Kenngrößen handeln kann. Für die jeweiligen in
der Steuereinrichtung 5 zu verarbeitenden Kenngrößen wer
den über weitere Eingänge der Steuereinrichtung 5 ent
sprechende Sollwerte, wie ein Sollwert für Md und/oder
ein Sollwert für nM und/oder ein Sollwert für pM usw.
vorgegeben.
Wenn eine Regeneration des Rußfilters 2 in der Rußfilter
anlage 1 erforderlich ist, so wird in der Steuereinrich
tung 5 ein Vergleich der Sollwerte mit dem von der Er
fassungseinrichtung 7 gelieferten Ist-Werten vorgenommen.
In Abhängigkeit von der Wahl der vorgegebenen Soll-Werte
erfolgt dann die Verarbeitung in der Steuereinrichtung 5
derart, daß, wenn sich aus den Soll- und Ist-Werten und
dem hierbei vorgenommenen Vergleich ergibt, daß der Sauer
stoffgehalt im Abgas hoch ist, die Steuereinrichtung 5
ein Signal "Brenner ein" der Einschalteinrichtung 6 lie
fert, die dann ihrerseits die Brennstoffzufuhreinrichtung
15 und die Zündeinrichtung 14 aktiviert. Der Abgasbren
ner 3 beginnt dann zu arbeiten und kann ohne Schwierig
keiten gestartet werden, da die mit dem Abgasbrenner 3
als Sauerstoffträger zu verbrennenden Abgase einen
hohen Sauerstoffgehalt haben und daher relativ zünd
willig sind. Die vom Abgasbrenner 3 gelieferten hei
ßen Verbrennungsgase werden dem zu regenerierenden
Rußfilter 2 zugeleitet, so daß die Regenerierung des
selben eingeleitet werden kann.
Mit der Erfassungseinrichtung 7 sind beim dargestell
ten Ausführungsbeispiel mehrere Sensoren verbunden,
deren Ausgänge der Erfassungseinrichtung 7 zugeleitet
werden. Hierbei kann es sich um einen Sensor 8 für
die Durchströmungsgeschwindigkeit, einen Einspritzmen
gensensor 9, aus dem sich der mittler Arbeitsdruck Md ermitteln
läßt, einen Fahrpedalstellungssensor 10, einen Drehzahl
sensor 11 oder ähnliche Einrichtungen handeln.
Wenn der Brennkraftmaschine aus irgendwelchen anderen
regelungstechnischen Gründen, beispielsweise zur Steue
rung des Motorbetriebs, bereits entsprechende Sensoren
zugeordnet sind, so kann sich die in der Figur darge
stellte Auslegung dahingehend vereinfachen, daß die ent
sprechenden Ausgänge dieser vorhandenen Sensoren entwe
der direkt der Erfassungseinrichtung 7 zugeleitet wer
den können oder daß gegebenenfalls die Ausgänge direkt
der Steuereinrichtung 5 zugeleitet werden, die dann der
Einschalteinrichtung 6 die entsprechenden Signale lie
fert. Alternativ ist es natürlich auch möglich, die
Steuereinrichtung 5 für die Ansteuerung des Abgasbrenners
3 in ein Gesamtsteuersystem für die Brennkraftmaschine
einzubinden. Da in solchen Fällen meist ein Mikroprozes
sor vorhanden ist, reicht es dann aus, entsprechende Ver
arbeitungsschritte bei der programmierten Verarbeitung
der Informationen in dem Mikroprozessor vorzusehen, und
dann über den Mikroprozessor direkt die Einschaltein
richtung 6 für den Abgasbrenner 3 anzusteuern.
Anhand von Fig. 2 wird schematisch der Ablauf des er
findungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben des Abgas
brenners 3 erläutert. Zuerst werden beispielsweise die
Soll- und Ist-Werte für die Motordrehzahl nM vergli
chen. Wenn der Ist-Wert nM kleiner dem Sollwert nM-Soll
ist, so wird in einem anschließenden Schritt ein
Vergleich der mittleren Arbeitsdruckwerte Md vorgenommen. Wenn der
Ist-Wert für den mittleren Arbeitsdruck Md kleiner als der Sollwert
für den mittleren Arbeitsdruck Md-Soll ist, so wird über die in
Fig. 1 beispielsweise dargestellte Einschalteinrich
tung 6 der Abgasbrenner 3 eingeschaltet. Hierzu wird
die Pumpe 16 der Brennstoffzufuhreinrichtung 15 einge
schaltet, und die Zündeinrichtung 14 des Abgasbrenners
3 wird dann anschließend in Betrieb genommen. Auch das
Magnetventil 18 in der Brennstoffzufuhreinrichtung 15
wird geöffnet. Hieran anschließend wird dann das Arbei
ten des Abgasbrenners 3 entsprechend dem gewünschten
Betriebsablauf gesteuert.
Wenn hingegen der Ist-Wert der Motordrehzahl nM und/oder
der mittlere Arbeitsdruckwert Md größer oder gleich den ent
sprechenden Sollwerten ist, so wird die Einschaltein
richtung 6 nicht aktiviert und der programmatische Ver
fahrensablauf wird dann wiederum mit den Vergleichen
der als Beispiele angegebenen Ist- und Soll-Werte fort
geführt, bis die in Fig. 2 in den ersten beiden Schrit
ten angegebenen Bedingungen erfüllt sind.
Entsprechend den mit der Erfassungseinrichtung erfaß
ten Größen können natürlich auf analoge Weise auch noch
weitere Einflußgrößen erfaßt werden, um eine zuverlässi
ge Aussage dahingehend zu erhalten, daß im Abgas ein
hoher Sauerstoffgehalt vorhanden ist.
Es können bei
spielsweise für die Bestimmung des hohen Sauerstoff
gehalts im Abgas mehrere der vorstehend beschriebenen
Kenngrößen berücksichtigt werden oder es kann eine Aus
wahl hiervon getroffen werden oder es können gegebenen
falls diese Kenngrößen in Abhängigkeit von weiteren
Kenngrößen miteinander verknüpft werden. Auch ist es
möglich, einen Sauerstoffsensor im Abgas
trakt 12 der Rußfilteranlage 1 anzuordnen und dieser
vorzuschalten, so daß man den Sauerstoffgehalt im Ab
gas direkt erfassen und messen kann und dann durch Vor
gabe eines Soll-Wertes oder Schwell-Wertes die Einschalt
einrichtung 6 für den Abgasbrenner 3 in entsprechender
Weise direkt steuert.
Claims (6)
1. Verfahren zum Betreiben eines Abgasbrenners zur Regeneration eines
Rußfilters einer Diesel-Brennkraftmaschine, bei dem der Abgasbrenner nach
Feststellen eines bestimmten Beladungszustandes zur Einleitung der
Regeneration des Rußfilters eingeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einschaltung nur dann erfolgt, wenn der mittlere Arbeitsdruck (Md)
der Brennkraftmaschine kleiner ist als ein vorgegebener Sollwert (Md-Soll).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einschaltung des Abgasbrenners nur erfolgt, wenn die Motordrehzahl (nM) der
Brennkraftmaschine kleiner ist als ein vorgegebener Sollwert (nM-Soll).
3. Verfahren zum Betreiben eines Abgasbrenners nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der mittlere Arbeitsdruck (Md) durch die Fahrpedalstellung
bestimmt wird.
4. Vorrichtung zum Betreiben eines Abgasbrenners zur Regeneration eines
Rußfilters einer Diesel-Brennkraftmaschine mit einer Einschalteinrichtung für
den Abgasbrenner, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (5) zur
Aktivierung der Einschalteinrichtung (6) des Abgasbrenners (3) in Abhängigkeit
von einem der Steuereinrichtung (5) von einer Erfassungseinrichtung (7)
zugeführten Wert für den mittleren Arbeitsdruck (Md) der Brennkraftmaschine.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinrichtung (5) mit einer Erfassungseinrichtung (7) für den momentanen
Wert der Motordrehzahl (nM) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit
der Erfassungseinrichtung (7) Sensoren (10) für die Erfassung der Fahrpedalstellung
und/oder der Drehzahl (nM) verbunden sind.
Priority Applications (3)
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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Owner name: GOERLICH, DIETER, DR.-ING., 82275 EMMERING, DE |
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