DE60109502T2 - Regenerationanlage für einen Partikelfilter einer Dieselbrennkraftmaschine für ein Fahrzeug - Google Patents

Regenerationanlage für einen Partikelfilter einer Dieselbrennkraftmaschine für ein Fahrzeug Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Unterstützung der Regeneration eines Partikelfilters, der in eine Abgasleitung eines Dieselmotors für Kraftfahrzeuge integriert ist.
  • Die Verminderung von Schadstoffemissionen, die mit dem Betrieb von Kraftfahrzeugmotoren und insbesondere Dieselmotoren zusammenhängen, ist bekanntlich ein von den Entwicklern permanent verfolgtes Ziel.
  • Es sind im Stand der Technik bereits verschiedene Systeme entwickelt worden, die dazu dienen, das Niveau dieser Schadstoffemissionen zu senken, insbesondere unter Verwendung eines Partikelfilters, der in die Abgasleitung integriert ist.
  • Als Beispiel kann verwiesen werden auf das Dokument LANGKABEL G. I.: LA PLUS GRANDE INVENTION DEPUIS LE MOTEUR DIESEL, REVUE AUTOMOBILE, CH, HALLWAG S. A. BERN, Band, 94, Nr. 19, 6. Mai 1999 (1999-05-06), Seite 21, das ein System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschreibt.
  • Dabei wirft jedoch die Betriebsführung und insbesondere die Führung des Regenerationsprozesses noch Schwierigkeiten auf.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten zu überwinden.
  • Gegenstand der Erfindung ist zu diesem Zweck ein System zur Unterstützung der Regeneration eines Partikelfilters, der in eine Abgasleitung eines Dieselmotors für Kraftfahrzeuge integriert ist, mit verschiedenen dem Motor zugeordneten Einrichtungen, unter anderem:
    • – einer Einrichtung zum Einlaß von Luft in den Motor,
    • – einer Einrichtung zum Zurückführen von Abgas des Motors zum Einlaß desselben,
    • – einem Turbolader,
    • – einem Oxidationskatalysator, der stromaufwärts des Partikelfilters in der Abgasleitung angeordnet ist,
    • – einem gemeinsamen System zur Kraftstoffversorgung der Zylinder des Motors, mit elektrisch gesteuerten Injektoren, die diesen Zylindern zugeordnet sind,
    • – einer Einrichtung zur Zugabe eines Additifs, das dazu bestimmt ist, sich auf dem Partikelfilter abzusetzen, um die Verbrennungstemperatur der darin eingefangenen Partikel zu senken, zu dem Kraftstoff,
    • – Einrichtungen zum Sammeln von Informationen über verschiedene Betriebsparameter des Motors und der zugehörigen Einrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs der Einlaßeinrichtung, der Rückführungseinrichtung, des Turboladers und/oder des Kraftstoffversorgungssystems aufweist, um den Betrieb des Motors zu führen, wobei diese Steuereinrichtung u. a. dazu ausgebildet ist, eine Phase zur Regeneration des Partikelfilters durch Verbrennung der darin eingefangenen Partikel auszulösen, indem sie eine Phase von Mehrfachinjektionen von Kraftstoff in die Zylinder des Motors während ihres Entspannungstaktes auslöst, und daß diese Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, ein Schließen der Einrichtung zum Zurückführen von Abgas zum Einlaß des Motors während einer Regenerationsphase des Partikelfilters auszulösen, um eine Steuerung der Abgaszusammensetzung am Einlaß des Partikelfilters und einen Betrieb des Motors mit gleichbleibendem Drehmoment zu ermöglichen.
  • Die Erfindung wird besser verständlich anhand der nachfolgenden Beschreibung, die lediglich als Beispiel dient, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die eine Übersichtsskizze eines Dieselmotors für Kraftfahrzeuge einschließlich der verschiedenen zugehörigen Einrichtungen zeigt.
  • In der Zeichnung ist ein Dieselmotor für Kraftfahrzeuge dargestellt, der allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist.
  • Zu diesem Dieselmotor gehört eine Einrichtung zum Einlaß von Luft in den Einlaß desselben, und diese Einrichtung ist allgemein mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet.
  • Am Auslaß dieses Motors ist eine Abgasleitung angeordnet, die allgemein mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet ist.
  • Außerdem ist eine Einrichtung zum Zurückführen von Abgas des Motors zum Einlaß desselben vorgesehen und allgemein mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet.
  • Diese Einrichtung ist z. B. zwischen dem Auslaß des Motors und dem Lufteinlaß 2 desselben angeordnet.
  • Die Abgasleitung kann auch mit einem Turbolader verbunden sein, der allgemein mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet ist, insbesondere, wie üblich, mit dem Turbinenteil desselben.
  • Schließlich weist die Abgasleitung einen Oxidationskatalysator auf, der allgemein mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet ist und der stromaufwärts eines allgemein mit dem Bezugszeichen 7 bezeichneten Partikelfilters in der Abgasleitung angeordnet ist.
  • Der Motor ist auch mit einem System zur gemeinsamen Kraftstoffversorgung der Zylinder desselben verbunden. Dieses System ist in der Zeichnung allgemein mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnet und umfaßt z. B. elektrisch gesteuerte Injektoren, die den Zylindern zugeordnet sind.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Motor ein Vierzylindermotor, der somit vier elektrisch gesteuerte Injektoren 9, 10, 11 bzw. 12 aufweist.
  • Diese verschiedenen Injektoren sind mit einer gemeinsamen Kraftstoffversorgungslinie verbunden, die allgemein mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet ist und die mit einer Einrichtung zur Kraftstoffzufuhr verbunden ist, die allgemein mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet sind und z. B. eine Hochdruckpumpe aufweist.
  • Diese Zufuhreinrichtung ist mit einem Kraftstoffbehälter verbunden, der allgemein mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet ist, sowie mit einer Einrichtung zur Zugabe eines Additifs, das dazu bestimmt ist, sich auf dem Partikelfilter abzusetzen, um die Verbrennungstemperatur der darin eingefangenen Partikel zu senken, zu dem Kraftstoff.
  • Dieses Additif kann z. B. in einem Zusatzbehälter enthalten sein, der allgemein mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet ist und der mit dem Kraftstoffbehälter 15 verbunden ist, um die Injektion einer bestimmten Menge des Additifs in dem Kraftstoff zu ermöglichen.
  • Schließlich sind der Motor und die verschiedenen oben beschriebenen Einrichtungen mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung ihres Betriebs verbunden, die in der Zeichnung allgemein mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnet ist und z. B. irgendeinen geeigneten Rechner 18 aufweist, der mit einem Datenspeicher 19 verbunden ist und der eingangsseitig an verschiedene Einrichtungen zum Sammeln von Informationen über verschiedene Betriebsparameter des Motors und seiner zugehörigen Einrichtungen verbunden ist, wobei dieser Rechner dazu ausgebildet ist, den Betrieb der Einlaßeinrichtung, der Rückführungseinrichtung, des Turboladers und/oder des Kraftstoffversorgungssystems zu steuern, um in bekannter Weise den Betrieb des Motors und insbesondere das vom ihm gelieferte Drehmoment in Abhängigkeit von Fahrbedingungen des Fahrzeugs zu führen.
  • So ist dieser Rechner z. B. mit einem Differenzdruckaufnehmer 20 an Klemmen des Katalysators 6 und des Partikelfilters 7 und mit Temperaturfühlern 21, 22 und 23 in der Abgasleitung stromaufwärts des Katalysators, zwischen dem Katalysator und dem Partikelfilter und stromabwärts des Partikelfilters verbunden.
  • Der Rechner kann auch Information über den Sauerstoffgehalt im Abgas von einer Lambda-Sonde erhalten, die in der Zeichnung allgemein mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnet ist und die in die Abgasleitung integriert ist.
  • Ausgangsseitig ist der Rechner dazu ausgebildet, die Luft-Einlaßeinrichtung, die Abgas-Rückführungseinrichtung, den Turbolader, die Einrichtung zur Zugabe des Additifs zu dem Kraftstoff, die Einrichtung zur Zufuhr von Kraftstoff zu der gemeinsamen Versorgungslinie und die einzelnen, den Zylindern des Motors zugeordneten Injektoren zu steuern.
  • Insbesondere ist dieser Rechner dazu ausgebildet, eine Phase zur Regeneration des Partikelfilters durch Verbrennung der darin eingefangenen Partikel auszulösen, durch Auslösung einer Phase von Mehrfachinjektionen von Kraftstoff in die Zylinder des Motors während ihres Entspannungstaktes.
  • Die von dem Motor während seines Betriebs freigesetzten Partikel werden nämlich in dem Partikelfilter eingefangen. Es ist daher zweckmäßig, den Filter regelmäßig durch Verbrennung dieser Partikel zu regenerieren.
  • Während der Regenerationsphase des Partikelfilters 7 ist die Steuereinrichtung 17 dazu ausgebildet, ein Schließen der Abgas-Rückführungseinrichtung 4 am Einlaß des Motors zu steuern, was es ermöglicht, die Abgaszusammensetzung am Eingang des Partikelfilters sowie einen Betrieb des Motors mit gleichbleibendem Drehmoment zu steuern.
  • Diese Rückführungseinrichtung kann ein elektrisches Öffnungs/Schließ-Ventil aufweisen.
  • Dies ermöglicht es, einen akzeptablen Betrieb des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten.

Claims (2)

  1. System zur Unterstützung der Regeneration eines Partikelfilters, der in eine Abgasleitung eines Dieselmotors für Kraftfahrzeuge integriert ist, mit verschiedenen zu dem Motor zugehörigen Einrichtungen, unter anderem: – einer Einrichtung (2) zum Einlaß von Luft in den Motor, – einer Einrichtung (4) zur Rückführung von Abgas des Motors zum Einlaß desselben, – einem Turbolader (5), – einem Oxidationskatalysator (6), der in der Abgasleitung stromaufwärts des Partikelfilters (7) angeordnet ist, – einem System (8) zur gemeinsamen Kraftstoffversorgung der Zylinder des Motors, mit elektrisch gesteuerten Injektoren (9, 10, 11, 12), die den Zylindern zugeordnet sind, – einer Einrichtung (16) zur Zugabe eines Additifs, das dazu bestimmt ist, sich auf dem Partikelfilter (7) abzusetzen, um die Verbrennungstemperatur der darin eingefangenen Partikel zu senken, zu dem Kraftstoff, – einer Einrichtung (20, 21, 22, 23, 24) zum Sammeln von Informationen über verschiedene Betriebsparameter des Motors und der ihm zugehörigen Einrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Steuereinrichtung (17) zur Steuerung des Betriebs der Einlaßeinrichtung (2), der Rückführungseinrichtung (4), des Turboladers (5) und/oder des Versorgungssystems (8) aufweist, um den Betrieb des Motors zu führen, wobei diese Einrichtung u. a. dazu ausgebildet ist, eine Phase der Regeneration des Partikelfilters (7) durch Verbrennung der darin eingefangenen Partikel auszulösen, durch Auslösung einer Phase von Mehrfachinjektionen von Kraftstoff in die Zylinder des Motors während ihres Entspannungstaktes, und daß die Steuereinrichtung (17) dazu ausgebildet ist, ein Schließen der Abgas-Rückführungseinrichtung (4) am Einlaß des Motors während einer Regenerationsphase des Partikelfilters (7) zu bewirken, um eine Steuerung der Abgaszusammensetzung am Eingang des Partikelfilters und einen Betrieb des Motors mit gleichbleibendem Drehmoment zu ermöglichen.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgas-Rückführungseinrichtung (4) ein elektrisches Öffnungs/Schließ-Ventil aufweist.
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