DE3829491A1

DE3829491A1 - Brennstoffzufuhr zu einem regenerationsbrenner

Info

Publication number: DE3829491A1
Application number: DE19883829491
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Ing Berendes
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1988-08-31
Filing date: 1988-08-31
Publication date: 1990-03-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln der einem Regenerationsbrenner eines Dieselpartikelfilters zuzuführenden Brennstoffmenge gemäß den Patentansprüchen 1 und 2.

Es ist bekannt (DE-OS 36 32 696), im abgasseitigen Einlaß bereich eines Dieselpartikelfilters einen Brenner anzuord nen, der zur Abgastemperaturerhöhung in dem Filter und somit zum Einleiten des Abbrennvorganges mit Brennstoff beschickt wird. Bei der bekannten Einrichtung kann die Brennstoffzufuhr zu dem Brenner unterbrochen oder freige geben werden. Die in unterschiedlichen Lastbereichen einer den Dieselpartikelfilter beschickenden Brennkraftmaschine sich ändernden Abgasströme müssen durch ein aufwendiges Drosselklappensystem dem Brenner geregelt zugeführt wer den, damit sich an dem Brenner ein brennfähiges Brenn stoff-Luft-Gemisch bildet. Weiterhin wird das Filter immer mit der gleichen Flammenintensität des Brenners beauf schlagt, während der durchgesetzte Abgasmassenstrom stark variiert. Dadurch ändert sich beispielsweise die Abbrenn temperatur, was nachteilig für das Filter ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln der einen Regenerations brenner eines Dieselpartikelfilters zuzuführenden Brenn stoffmenge anzugeben, mit dem (der) eine den Regelungsan forderungen genügende Dosierungsgenauigkeit bei einfachem Aufbau und bei hoher Zuverlässigkeit erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Verfahren dadurch gelöst, daß mittels unterschiedlich kalibrierter Dosiereinrichtungen, die hydraulisch parallel geschaltet in der Brennstoffzu fuhrleitung zu dem Brenner eingesetzt und einzeln zu- und abschaltbar sind, die Brennstoffmenge regelbar ist. Durch das Zu- und Abschalten von unterschiedlich kalibrierten Dosiereinrichtungen sind beispielsweise beim Einsatz von drei unterschiedlich kalibrierten Dosiereinrichtungen sieben unterschiedliche Mengensteuerungen erreichbar. Dabei ist der Verfahrensaufwand zur Regelung sehr gering, da nur drei einfache Ein-Aus-Schaltzustände ermöglicht werden müssen. Andererseits ist mit sieben unterschiedlich bemessenen Brennstoffmengen eine allen Abgasmengenströmen einer Brennkraftmaschine entsprechende Brennstoffmenge zum Einleiten und Aufrechterhalten eines möglichst gleichmäßi gen Abbrennvorganges gewährleistet. Die entsprechende Vorrichtunq beinhaltet zumindest zwei unterschiedlich kalibrierte Dosiereinrichtungen, die hydraulisch parallel geschaltet in der Brennstoffzufuhrleitung zu dem Brenner eingesetzt sind, wobei der Durchgang durch die Dosierein richtungen von einer Steuereinrichtung einzeln schaltbar ist. Mit den unterschiedlich kalibrierten Dosiereinrich tungen sind mechanisch und schaltungstechnisch solide und einfache Bauteile nötig, die bei hoher Zuverlässigkeit wartungsarm aufgebaut sind. Ebenfalls ist die entsprechen de Steuereinrichtung unkompliziert, da diese nur einfache Ein-Aus-Schaltungen beherrschen muß.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Dosiervorrich tungen 2/2-Magnetventile. Derartige Ventile sind handels üblich und können daher in der gewünschten Ausführung problemlos bezogen werden.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Kalibrierungen der Dosiereinrichtungen steigend nach dem Binärsystem gestuft. Das heißt, die erste Dosiereinrichtung ist auf eine Do siermenge 2 ⁰, die zweite Dosiervorrichtung auf eine Dosiermenge 2 ¹, die dritte Dosiervorrichtung auf eine Dosiermenge 2 ² usw. eingestellt. Durch wechselweises oder additives Zu- und Abschalten von einzelnen Dosiervor richtungen lassen sich entsprechend der Anzahl der einge setzten Dosiervorrichtungen sehr feinfühlige Dosiermengen verstellungen einstellen.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Steuereinrichtung zumindest einen Digital-Analog-Wandler auf. Damit können in einer einfachen Schaltung direkt analoge Steuersignale in die Steuervorrichtung eingegeben werden, die dann ent sprechend von dem Wandler in Befehle zum Öffnen und Schließen der Dosiervorrichtungen umgesetzt werden. Dabei weist die Steuereinrichtung in Weiterbildung zumindest einen Speicher auf, in dem ein Vergleichswert der Regel größe abspeicherbar ist. Als Regelgröße wird in vorteil hafter Weiterbildung zumindest ein Temperaturmeßwert her angezogen. Dieser Temperaturmeßwert wird vorteilhaft in dem Dieselpartikelfilter stromabwärts des Regenerations brenners ermittelt.

Weiterbildungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschrei bung zu entnehmen, in der ein in der Zeichnung dargestell tes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben ist.

Die Regeneration von beladenen Dieselpartikelfiltern kann prinzipiell durch die Abgastemperatur der Brennkraftma schine bei Temperaturen oberhalb von ca. 550 Grad Celsius erfolgen. Aufgrund des typischen Lastkollektivs erreichen viele in der Praxis eingesetzte Dieselbrennkraftmaschinen jedoch nicht diese Freibrenntemperatur. Dadurch bedingt sind externe zusätzliche Heizquellen erforderlich.

Wird diese Regeneration während des Brennkraftmaschinenbe triebs durchgeführt, so ist es sinnvoll, additiv zur Ab gastemperatur nur soviel an Wärmeenergie zuzuführen, daß die Abgastemperatur auf die Freibrenntemperatur angehoben wird. Die dabei erforderlichen Brennerleistungen variieren im Verhältnis von ca. 1 : 3 bis 1 : 4.

Im folgenden wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Regenerationsbrenn vorrichtung,

Fig. 2a u. 2b in Diagrammform Abstufungsmöglichkeiten der Brennstoffzufuhr.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung beinhaltet einen Regene rationsbrenner 1, dessen Flammenfront 2 sich in einer primären Brennkammer 3 ausbreitet, um dann über einen Durchtritt 4 in eine nicht weiter dargestellte sekundäre Brennkammer zu gelangen, in der auch das Dieselpartikelfilter angeordnet ist. Dem Regenerationsbrenner 1 wird zu einer guten Durchmischung des Brennstoffs, der in aller Regel Dieselbrennstoff ist, über eine Zufuhrleitung 5 Luft zuge führt. Dabei kann die Luft Frischluft oder Abgas oder eine Mischung aus beidem sein. Über die Zuführung 5 a wird aus schließlich das Abgas der Brennkraftmaschine dem Diesel partikelfilter zugeführt.

Die Brennstoffzufuhrleitung 6 a, 6 b, 6 c, 6 d zu dem Regene rationsbrenner 1 wird aus einem Brennstofftank 7 gespeist, wobei in der Brennstoffzufuhrleitung 6 c, 6 d eine Brenn stoff-Förderpumpe 8 angeordnet ist. In der Regel wird die Brennstoff-Förderpumpe 8 die Niederdruckvorpumpe zu einer Hochdruckeinspritzpumpe eines Einspritzsystems einer Diesel-Brennkraftmaschine sein, so daß die erfindungsge mäße Vorrichtung nur mit einer Leitung 6 c an die vorhan dene Brennstoffpumpe 8 angeschlossen werden braucht. Die Dosiervorrichtungen 9 a, 9 b, 9 c bestehen aus 2/2-Magnetven tilen 10 a, 10 b, 10 c mit vorgeschalteten oder integrierten unterschiedlich kalibrierten Düsen oder Kapillaren 11 a, 11 b, 11 c. Die Düsen/Kapillare 11 a, 11 b, 11 c sind nach dem Primärsystem gestuft. Das heißt, die Düse/Kapillar 11 a ist auf die Dosiermenge 2 entsprechend 1, die Düse/Kapillar 11 b auf die Dosiermenge 2 ¹ entsprechend 2 und die Düse/Kapillar 11 c auf die Dosiermenge 2 ²=4 einge stellt. Auf diese Weise kann die durch die Dosiervorrich tungen 8 a, 8 b, 9 c durchgesetzte Brennstoffmenge durch entsprechende Ansteuerung der 2/2-Magnetventile 10 a, 10 b, 10 c fast beliebig variiert werden (im vorliegenden Aus führungsbeispiel ergeben sich 8 unterschiedliche Brenn stoff-Fördermengen incl. der Fördermenge 0). Angesteuert werden die Magnetventile 10 a, 10 b, 10 c von einer Steuer einrichtung 12. Als Eingangsgröße wird der Steuereinrich tung 12 zumindest ein Temperaturmeßwert 13 zugeführt, der von einem Thermoelement 14 in der primären Brennkammer 13 gemessen wird. Über weitere Eingänge 15 können der Steuer einrichtung 12 weitere Meßwerte oder Befehle zugeführt werden. Beispielsweise können weitere Temperaturmeßwerte, Drehzahlsignale, Lastwerte und Betriebszeitwerte der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Diese Werte, insbe sondere aber der Temperaturmeßwert 13, werden mit dem in einem Speicher in der Steuereinrichtung abgespeicherten Wert verglichen und bei sich ergebender zu hoher oder zu niedriger Temperatur entsprechend der jeweiligen Diffe renz Magnetventile 10 a, 10 b, 10 c geöffnet oder geschlos sen. In der Brennstoffzufuhrleitung 6 a, 6 b kann noch ein zusätzliches Absperrventil 16 eingesetzt sein.

Alternativ ist erfindungsgemäß auch möglich, das Absperr ventil 16 zwischen den Brennstoffzuführleitungen 6 a und 6 b auf jeden Fall vorzusehen und hydraulisch parallel zu den Düsen/Kapillaren 11 a, 11 b, 11 c eine weitere Düse/Kapillar 11 d anzuordnen.

Damit wird im Unterschied zu den in Fig. 2a dargestellten Abstufungsmöglichkeiten der Brennstoffzufuhr eine kon stante Brennstoffmenge a nach Öffnen des Absperrventils 16 über die Düse/Kapillar 11 d dem Regenerationsbrenner 1 zugeführt. Additiv zu dieser Brennstoffgrundmenge a wird durch entsprechendes Öffnen der 2/2-Magnetventile 10 a, 10 b, 10 c die den einzelnen Stufen der Diagramme entspre chende, sich steigernde Brennstoffmenge b, c, d, e, f, g, h zugeführt.

Claims

1. Verfahren zum Regeln der einen Regenerations brenner (1) eines Dieselpartikelfilters zuzuführenden Brennstoffmenge, dadurch gekennzeichnet, daß mittels unterschiedlich kali brierter Dosiereinrichtungen (9 a, 9 b, 9 c), die hydraulisch parallel geschaltet in der Brennstoffzufuhrleitung (6 a, 6 b, 6 c, 6 d) zu dem Regenerationsbrenner (1) eingesetzt und einzeln zu- und abschaltbar sind, die Brennstoffmenge geregelt wird.

2. Vorrichtung zum Regeln der einem Regenerations brenner (1) für einen Dieselpartikelfilter zuzuführenden Brennstoffmenge, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennstoffzufuhrlei tung (6 a, 6 b, 6 c, 6 d) zu dem Regenerationsbrenner (1) zumindest zwei unterschiedlich kalibrierte Dosiereinrich tungen (9 a, 9 b, 9 c) hydraulisch parallel geschaltet einge setzt sind, wobei der Durchgang durch die Dosiereinrich tungen (9 a, 9 b, 9 c) von einer Steuereinrichtung (12) ein zeln schaltbar ist.

3 Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtungen 2/2-Magnetventile (10 a, 10 b, 10 c) aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierungen durch un terschiedliche Düsen oder Kapillare einstellbar sind und steigend nach dem Binärsystem gestuft sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (12) zumindest einen Digital-Analog-Wandler aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zumin dest einen Speicher aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinrichtung als Steuergrößen zumindest Temperaturmeßwerte (13) zugeführt werden.