EP1533489A2 - Engine exhaust treatment system, especially diesel engine, and method for the operation of an engine exhaust treatment system - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an exhaust gas treatment system for a Internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, comprising a catalyst arrangement.
- a temperature is required, which, depending on the catalyst type and Catalyst material, in the range of at least 200 - 250 ° C. Does that fall? Temperature of the catalyst below a lying in this area so-called “Light-off temperature", so can one to the required pollutant reduction appropriate catalytic reaction can no longer be maintained or not started.
- Such a drop in temperature in the area of the catalyst can occur, for example, when the one Internal combustion engine leaving exhaust gases insufficient temperature transport to ensure adequate heating of the catalyst to be able to. This may be the case, for example, during idling, in which the temperature of the engine leaving Exhaust gases in the range of about 150 ° C is located.
- Especially critical regarding a suitable catalytic reaction are therefore the starting phase of a Internal combustion engine or phases during the journey, in which with low load is driven, so for example for longer-lasting Downhill or slow down on highways or the like ..
- At least one evaporator / burner assembly can be taken to ensure that when the temperature of the Internal combustion engine in the direction of the catalyst arrangement flowing exhaust gases is not sufficient to start the autothermal catalytic reaction there or to sustain, an additional combustion is started by which on the one hand combustion exhaust gases are generated, which is a very high Have temperature and on the other hand, from the internal combustion engine oncoming exhaust gases can be heated, so that through corresponding heat transfer then the temperature of the catalyst arrangement or the catalyst material thereof over the so-called Light-off temperature can be raised or above this Temperature can be maintained.
- the heater may be an electrically operable Heating means may, for example, a Schuetzlhunt, a heating coil or the like. include.
- the evaporator medium at least in a bottom region of the Substantially cup-shaped housing arrangement is provided and that the heater in the bottom area of the housing assembly is provided.
- the invention in operation as an additional heat source for the catalyst arrangement requires the invention to be provided evaporator / burner assembly Oxygen to burn the hydrocarbon vapor generated therein to be able to.
- the invention of the in-coming from the internal combustion engine Exhaust gases transported residual oxygen can be used, so no additional Combustion air blower or the like. must be provided.
- a peripheral wall the housing assembly protrudes into the exhaust gas flow path and a Has exhaust passage opening arrangement.
- a first temperature sensor arrangement is provided for detection a temperature of the exhaust gas leaving an internal combustion engine in the Exhaust gas flow path upstream of the catalyst arrangement.
- the first temperature sensor arrangement upstream of the at least an evaporator / burner arrangement is provided.
- a particle filter arrangement may be provided.
- Heating the exhaust gases emitted by the internal combustion engine particularly important because thus even if the exhaust gas temperature to maintain or starting the autothermal catalytic reaction in the catalyst arrangement is insufficient and insofar also in the catalyst arrangement not the high required for the regeneration of the particulate filter Temperatures can be provided by operating the evaporator / burner assembly for a suitable catalysis and as a result Also, a suitable particle filter regeneration can be provided.
- a second temperature sensor arrangement for Detection of the exhaust gas temperature in the flow path region between the catalyst arrangement and the particulate filter assembly is provided.
- This second temperature sensor arrangement can be used to Decision about operating the evaporator / burner arrangement as Burner or to meet as an evaporator. Is namely recognized that the Temperature of the incoming to the particulate filter assembly exhaust gases not is sufficiently high to perform the particulate filter regeneration is this is an indication that also in the catalyst arrangement the catalytic reaction does not or does not proceed in a suitable manner.
- Raising the temperature of the incoming from the internal combustion engine Exhaust gases can thus be ensured again that the two addressed cleaning processes in the catalyst arrangement or Particle filter arrangement can proceed in an optimal manner.
- the beginning said object solved by a method for operating a exhaust gas treatment system according to the invention, in which method then, if it is determined that an exhaust gas temperature of one Internal combustion engine leaving exhaust gases under a predetermined Threshold is, in particular, not sufficiently high to in the catalyst assembly to start a suitable catalytic reaction or / and to maintain the at least one evaporator / burner assembly at least in phases for the combustion of at least part of it produced hydrocarbon vapor is operated.
- the exhaust gas temperature of the internal combustion engine leaving exhaust gases is above a predetermined threshold, in particular is sufficiently high to be suitable in the catalyst arrangement catalytic reaction to start or / and maintain that at least an evaporator / burner assembly at least in phases to Generating hydrocarbon vapor to be admixed with the exhaust gases of the internal combustion engine is operated.
- the exhaust gas treatment system 10 comprises a a piping arrangement, generally designated 12 Exhaust gas flow path 14, which indicated by flow arrows A.
- Exhaust gases ejected from an internal combustion engine are, from the internal combustion engine to a likewise not shown Dispensing opening leads where these exhaust gases then expelled to the outside become.
- the exhaust gases A via a generally designated 16 Catalyst arrangement passed to a particulate filter assembly 18.
- Catalyst arrangement passed to a particulate filter assembly 18.
- the catalyst arrangement 16 is basically an exothermic catalytic reaction from which nitrogen oxides and carbon monoxide and the exhaust gases A charged hydrocarbon essentially converted to carbon dioxide become.
- soot particles flow together with the catalyst assembly 16 leaving exhaust gases in Direction to the particle filter assembly 18 and are filtered out there mechanically.
- the surroundings are then essentially of soot particles liberated exhaust gases containing carbon dioxide as a major constituent ejected.
- the exothermic catalytic reaction does not abate, so it is also not possible the particulate filter assembly 18 from the soot particles accumulated therein clean.
- This condition can occur when the exhaust gases A a have such low temperature that the catalyst assembly 16 is not brought to the required temperature in the range of 200 - 250 ° C. can be.
- an internal combustion engine such as an engine. a diesel internal combustion engine is turning in the idle state is in Generally reached an exhaust gas temperature of 150 ° C.
- the no-load Driving condition or when driving with low load it may happen that the exhaust gas temperature does not reach the range of 200 ° C. this has As a result, the catalytic reaction in the catalyst assembly 16 does not start or can come to a standstill or a suitable catalysis can no longer take place with the consequences described above.
- This evaporator / burner arrangement 20 includes a housing assembly 21 in which an evaporation / combustion chamber 22 is formed.
- the housing assembly 21 is in Essentially pot-shaped and includes in the example shown a essentially a peripheral wall providing housing part 24th and a substantially a bottom portion 26 providing and the Housing part 24 partially overlapping housing part 28.
- the housing has a Evaporation / combustion chamber 22 to the exhaust gas flow path 14 towards opening Opening 30.
- this product 30 resulting in the evaporation / combustion chamber 22 products enter the exhaust gas flow path 14.
- passages 32 provided through which on the one hand the mentioned products from the evaporation / combustion chamber 22 can escape, on the other hand, but also from the internal combustion engine discharged exhaust gases A enter this evaporation / combustion chamber 22 can.
- the bottom portion 26 of the housing assembly 21 is toward the vaporization / combustion chamber 22 out of an evaporator medium 34 in Essentially completely covered.
- This evaporator medium 34 is made porous, ie liquid fuel or liquid hydrocarbon under Capillary action promoting material constructed. Here come for example Nonwoven material, braid, fabric, foam ceramic or the like. in question.
- a heater 38th intended at the of the evaporation / combustion chamber 22 side facing away from this evaporator medium 34. This includes in the illustrated case, for example, a heating coil, under the control of a drive device, not shown is and their excitation heating of the evaporator medium 34th entails.
- a fuel line 40th a about which liquid fuel, so liquid hydrocarbon, such as e.g. Diesel fuel or gasoline, fed into the evaporator medium 34 can be.
- liquid fuel so liquid hydrocarbon, such as e.g. Diesel fuel or gasoline
- the feeding of such liquid fuel in the Evaporator medium 34 has the consequence that this liquid fuel 34th by the Kapillarn Qurex comparatively evenly over the distribute entire evaporator medium 34 and in particular to the evaporation / combustion chamber 24 side facing same promoted becomes.
- an ignition element 42nd intended. This can be at a small distance to the evaporator medium 34 extend into the evaporation / combustion chamber 22.
- the ignition element 42 may be electrically energized, so that when, for example, more excited Heating device 38 and energized ignition element 42 then on the one hand the required Amount of fuel vapor and on the other hand in a localized Range the temperatures required to start a combustion can be provided.
- a so-called flame detector 44 for example in shape a temperature sensor, be provided.
- the temperature sensor 46 is upstream of Evaporator / burner assembly 20 arranged to the temperature of there to measure incoming exhaust gases A.
- the temperature sensor 48 is upstream the particulate filter assembly 18 arranged to the temperature of the to detect the exhaust gas flowing to the particulate filter assembly 18. Also provide these temperature sensors 46, 48, as well as the flame guard 44th their sensor signals to the drive device, not shown.
- the in the figure illustrated evaporator / burner assembly 20 in this phase of operation so is activated to produce hydrocarbon vapor K and this hydrocarbon vapor K substantially through the opening 30 in the exhaust gas flow path 14 delivers.
- the hydrocarbon vapor K will react with the Mix exhaust gases A and with them on the catalyst material of the catalyst arrangement 16 react.
- the required amount of hydrocarbon vapor K which can essentially be adjusted by the operation of the metering pump not described or by means of excitation the heater 38 adjustable rate of evaporation, can be determined be from the operating condition of the engine, so for example the load condition and / or the speed. This operating state is essentially also the composition of the exhaust gases emitted and thus determine the required amount of hydrocarbon vapor.
- the Evaporator / burner assembly 20 now operated as a burner.
- the load detection is carried out that this example by detecting the pressure before and after the particulate filter 18 can, with a large pressure difference on a correspondingly large load of the particulate filter 18 may indicate. It goes without saying that Here other indicators can be used to make the decision to make a necessary regeneration.
- first liquid hydrocarbon is again or fuel fed into the evaporator medium 34 and at the same time the heater 26 is operated to a sufficient Ensuring fuel evaporation.
- the ignition element 42 is energized, so that locally in a range high Fuel vapor concentration also high and igniting accordingly to be generated after pulling temperatures.
- the one for the burning required oxygen transport the exhaust gases A in the form of at Combustion in the internal combustion engine unused residual oxygen, the together with the exhaust gases A through the openings 32 and possibly also the Opening 30 will enter the evaporation / combustion chamber 22 and there will mix with the fuel vapor.
- the sensor signal of the flame guard 44 can the excitation of the ignition element 42 can be adjusted.
- the arousal of the Heating device 26 can be adjusted, as by the in the evaporation / combustion chamber 22 running combustion sufficiently high temperatures be generated to provide sufficient evaporation of the first still liquid hydrocarbon from the evaporator medium 34 upright to obtain.
- the combustion gases V of the evaporator / burner assembly 20 substantially through the Opening 30 in the exhaust gas flow path 14 and mix there with the exhaust gases emitted by the internal combustion engine. This in turn has As a result, that in the direction of the catalyst assembly 16 then flowing Exhaust gases will have a higher temperature than in the further upstream lying region of the exhaust gas flow path 14.
- the Evaporator / burner assembly 20 operated in this phase of operation be that it produces more fuel or hydrocarbon vapor than for combustion with the residual oxygen flowing through it, which flows into the Exhaust A is transported, required, so that through the opening 30th not only combustion gases V, but at the same time not burnt hydrocarbon vapor K will emerge.
- the one shown in the figure and preceding described system may be constructed differently in different aspects can, as shown and described or operated in any other way can be. So it is of course possible, instead of the one single evaporator / burner assembly 20 more of them in the flow direction the exhaust gases A consecutively and / or at the same positioning however, to be distributed in the circumferential direction. Also, the assessment, whether the operation of this arrangement or arrangements 20 as a hydrocarbon steam generator or as a burner or not at all necessary, based on other input variables. So, for example instead of the signal of the temperature sensor 46 and the one the temperature sensor 48 are evaluated to detect when a Exhaust gas temperature is no longer sufficient to achieve the desired catalytic reaction or to achieve a cleaning reaction.
- the Information about what temperature the exhaust gases A have not sensory to detect, but to determine, for example, by map readouts, in which range this temperature is.
- a map can be defined, the exhaust gas temperature as the output variable and for example, the engine speed and the engine load or other for this has relevant variables as input variables.
- the assembly 20 as a hydrocarbon steam generator by map reading the residual oxygen content in the To determine exhaust gases A and then determine on this basis how large to be admixed by evaporation of the exhaust gases A hydrocarbon vapor should be in order to achieve the desired catalytic reaction in the catalyst assembly 16.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Diesel-Brennkraftmaschine, umfassend eine Katalysatoranordnung.The present invention relates to an exhaust gas treatment system for a Internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, comprising a catalyst arrangement.
Bei derartigen Abgasbehandlungssystemen wird durch die Katalysatoranordnung das eine Brennkraftmaschine verlassende Abgas von den für die Umwelt besonders schädlichen Schadstoffen im Wesentlichen gereinigt. Insbesondere enthält dieses Abgas hohe Anteile an Stickoxiden und Kohlenmonoxid, die durch eine katalytische Reaktion im Wesentlichen in Kohlendioxid umgesetzt werden. Insbesondere bei Diesel-Brennkraftmaschinen entstehen bei einer derartigen katalytischen Reaktion bzw. der Verbrennung auch Rußpartikel.In such exhaust treatment systems by the catalyst arrangement the exhaust gas leaving an engine of the for the Environmentally harmful pollutants are essentially purified. Especially this exhaust contains high levels of nitrogen oxides and carbon monoxide, by a catalytic reaction essentially in carbon dioxide be implemented. Especially in diesel internal combustion engines arise in such a catalytic reaction or combustion also soot particles.
Um im Katalysator diese katalytische Reaktion zu starten bzw. aufrecht zu erhalten, ist eine Temperatur erforderlich, die, je nach Katalysatorbauart und Katalysatormaterial, im Bereich von wenigstens 200 - 250°C liegt. Fällt die Temperatur des Katalysators unter eine in diesem Bereich liegende so genannte "Light-Off-Temperatur", so kann eine zur erforderlichen Schadstoffreduktion geeignete katalytische Reaktion nicht mehr aufrecht erhalten werden bzw. nicht gestartet werden. Ein derartiges Abfallen der Temperatur im Bereich des Katalysators kann beispielsweise dann auftreten, wenn die eine Brennkraftmaschine verlassenden Abgase nicht ausreichend Temperatur transportieren, um eine entsprechende Erwärmung des Katalysators sicherstellen zu können. Dies kann beispielsweise im Leerlaufbetrieb der Fall sein, in welchem die Temperatur der die Brennkraftmaschine verlassenden Abgase im Bereich von etwa 150°C liegt. Besonders kritisch hinsichtlich einer geeigneten katalytischen Reaktion sind daher die Startphase einer Brennkraftmaschine bzw. auch Phasen während der Fahrt, in welchen mit geringer Last gefahren wird, also beispielsweise bei länger anhaltender Bergabfahrt oder bei langsamem Dahinrollen auf Autobahnen o.dgl..To start or maintain this catalytic reaction in the catalyst obtained, a temperature is required, which, depending on the catalyst type and Catalyst material, in the range of at least 200 - 250 ° C. Does that fall? Temperature of the catalyst below a lying in this area so-called "Light-off temperature", so can one to the required pollutant reduction appropriate catalytic reaction can no longer be maintained or not started. Such a drop in temperature in the area of the catalyst can occur, for example, when the one Internal combustion engine leaving exhaust gases insufficient temperature transport to ensure adequate heating of the catalyst to be able to. This may be the case, for example, during idling, in which the temperature of the engine leaving Exhaust gases in the range of about 150 ° C is located. Especially critical regarding a suitable catalytic reaction are therefore the starting phase of a Internal combustion engine or phases during the journey, in which with low load is driven, so for example for longer-lasting Downhill or slow down on highways or the like ..
Um bei Diesel-Brennkraftmaschinen zu verhindern, dass die im Abgas derselben transportierten Rußpartikel zur Umwelt hin ausgestoßen werden, sind Bestrebungen im Gange, den Katalysatoren Partikelfilter nachzuschalten, die diese Rußpartikel aus den nach außen ausgestoßenen Abgasen im Wesentlichen herausfiltern können. Dabei besteht jedoch grundsätzlich das Problem, dass über die Betriebsdauer hinweg diese Partikelfilter sich mit dem Ruß zusetzen. Es ist daher erforderlich, von Zeit zu Zeit eine Reinigung bzw. Regeneration dieser Rußpartikelfilter vorzunehmen. Dies kann beispielsweise durch die Oxidation vermittels Stickstoffdioxid bei entsprechender Temperatur oder durch Additivzugabe und entsprechende Erwärmung vorgenommen werden. Bei all diesen bisher bekannten Reinigungsvorgängen besteht jedoch das Problem, dass sie vergleichsweise hohe Temperaturen von bis zu 400°C benötigen, um eine geeignete Reinigung der Partikelfilter von den dort angesammelten Rußpartikeln zu gewährleisten. Fällt jedoch die Abgastemperatur einer Brennkraftmaschine ab oder ist diese Temperatur nicht ausreichend hoch, um im Katalysator die angesprochene katalytische Reaktion zu starten oder aufrecht zu erhalten, so wird mangels ablaufender katalytischer Reaktion im Katalysator auch keine ausreichende Erwärmung auftreten, um die in Richtung Partikelfilter strömenden Abgase so stark aufzuheizen, so dass im Partikelfilter die gewünschte Regeneration durchgeführt werden kann.To prevent diesel engines from being in the exhaust the same transported soot particles are expelled to the environment, Efforts are underway to downstream of the catalysts particle filter, the soot particles from the outwardly expelled exhaust gases in Essentially filter out. However, there is basically that Problem that over the operating life of these particulate filter with add to the soot. It is therefore necessary from time to time to have a cleaning or regeneration of these particulate filters. This can be, for example by the oxidation by means of nitrogen dioxide at appropriate Temperature or by additive addition and appropriate heating be made. In all these previously known cleaning processes However, there is the problem that they are comparatively high temperatures of up to 400 ° C may require proper cleaning of the To ensure particle filter from the accumulated soot particles there. However, if the exhaust gas temperature of an internal combustion engine drops or is this Temperature not high enough to the catalyst mentioned in the catalyst to start or maintain catalytic reaction, so will lack of expired catalytic reaction in the catalyst also not sufficient Heating occur to the exhaust gases flowing towards the particulate filter so much heat up, so that in the particulate filter the desired regeneration can be carried out.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abgasbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Abgasbehandlungssystems vorzusehen, mit welchen in zuverlässiger Art und Weise auch über die Betriebslebensdauer eines derartigen Systems hinweg für einen geringen Schadstoffausstoß gesorgt werden kann.It is the object of the present invention to provide an exhaust treatment system for an internal combustion engine, in particular diesel internal combustion engine, and a method of operating such an exhaust treatment system provide, with which in a reliable way and Also over the operating life of such a system for a low pollutant emissions can be provided.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Abgasbehandlungssystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine, umfassend eine Katalysatoranordnung sowie im Abgasströmungsweg stromaufwärts der Katalysatoranordnung wenigstens eine Verdampfer/Brenner-Anordnung, wobei die Verdampfer/Brenner-Anordnung umfasst:
- eine Gehäuseanordnung mit einer darin gebildeten Verdampfungs/Brenn-Kammer, welche zu dem Abgasströmungsweg hin offen ist,
- ein Verdampfermedium zum Aufnehmen von flüssigem Kohlenwasserstoff und zur Abgabe von Kohlenwasserstoffdampf zur Verdampfungs/Brenn-Kammer,
- eine Heizeinrichtung zur Erwärmung des Verdampfermediums,
- eine Zündeinrichtung zum Starten der Verbrennung des in der Verdampfungs/Brenn-Kammer vorhandenen Kohlenwasserstoffdampfes.
- a housing assembly having an evaporation / combustion chamber formed therein open to the exhaust gas flow path,
- an evaporator medium for receiving liquid hydrocarbon and for delivering hydrocarbon vapor to the evaporation / combustion chamber,
- a heating device for heating the evaporator medium,
- an igniter for starting combustion of the hydrocarbon vapor present in the vaporization / combustion chamber.
Durch das Bereitstellen wenigstens einer Verdampfer/Brenner-Anordnung kann dafür gesorgt werden, dass dann, wenn die Temperatur der von der Brennkraftmaschine in Richtung Katalysatoranordnung strömenden Abgase nicht ausreicht, um die autotherme katalytische Reaktion dort zu starten oder aufrecht zu erhalten, eine zusätzliche Verbrennung gestartet wird, durch welche einerseits Verbrennungsabgase erzeugt werden, die eine sehr hohe Temperatur aufweisen und andererseits die von der Brennkraftmaschine heranströmenden Abgase erwärmt werden können, so dass durch entsprechende Wärmeübertragung dann auch die Temperatur der Katalysatoranordnung bzw. des Katalysatormaterials derselben über die so genannte Light-Off-Temperatur angehoben werden kann bzw. über dieser Temperatur gehalten werden kann. Ist die Temperatur der von der Brennkraftmaschine heranströmenden Abgase ausreichend hoch, so kann die erfindungsgemäß vorzusehende Verdampfer/Brenner-Anordnung beispielsweise so betrieben werden, dass darin nur flüssiger Kohlenwasserstoff, also allgemein Brennstoff, abgedampft wird, um diesen den Abgasen beizusetzen und somit eine verbesserte katalytische Reaktion zu bewirken.By providing at least one evaporator / burner assembly can be taken to ensure that when the temperature of the Internal combustion engine in the direction of the catalyst arrangement flowing exhaust gases is not sufficient to start the autothermal catalytic reaction there or to sustain, an additional combustion is started by which on the one hand combustion exhaust gases are generated, which is a very high Have temperature and on the other hand, from the internal combustion engine oncoming exhaust gases can be heated, so that through corresponding heat transfer then the temperature of the catalyst arrangement or the catalyst material thereof over the so-called Light-off temperature can be raised or above this Temperature can be maintained. Is the temperature of the Internal combustion engine exhaust gases sufficiently high, so can the invention to be provided evaporator / burner arrangement, for example be operated in such a way that only liquid hydrocarbon, So generally fuel is evaporated to this the exhaust gases to contribute and thus effect an improved catalytic reaction.
Bei einer baulich und auch aus Kostengründen besonders bevorzugten Ausgestaltungsform kann die Heizeinrichtung eine elektrisch betreibbare Heizeinrichtung sein, kann also beispielsweise eine Heizwendelkammer, eine Heizspirale o.dgl. umfassen.In a structurally and cost reasons particularly preferred embodiment the heater may be an electrically operable Heating means may, for example, a Heizwendelkammer, a heating coil or the like. include.
Bei dem erfindungsgemäßen System kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Verdampfermedium wenigstens in einem Bodenbereich der im Wesentlichen topfartig ausgebildeten Gehäuseanordnung vorgesehen ist und dass die Heizeinrichtung im Bodenbereich der Gehäuseanordnung vorgesehen ist.For example, in the system according to the invention, that the evaporator medium at least in a bottom region of the Substantially cup-shaped housing arrangement is provided and that the heater in the bottom area of the housing assembly is provided.
Um dabei das Eintreten von sich in der Verdampfungs/Brenn-Kammer ansammelnden Materialien in den Abgasstrom zu ermöglichen, wird weiter vorgeschlagen, dass die Gehäuseanordnung dem Bodenbereich gegenüber liegend eine Öffnung zum Austritt des in der Verdampfungs/Brenn-Kammer erzeugten Kohlenwasserstoffdampfes zu dem Abgasströmungsweg oder/und der in der Verdampfungs/Brenn-Kammer erzeugten Verbrennungsprodukte zu dem Abgasströmungsweg aufweist.In doing so, the accumulation of itself accumulating in the evaporation / combustion chamber To allow materials into the exhaust stream will continue suggested that the housing assembly facing the floor area lying an opening to the exit of the in the evaporation / combustion chamber generated hydrocarbon vapor to the exhaust gas flow path and / or the combustion products produced in the vaporization / combustion chamber to the exhaust gas flow path.
Insbesondere im Betrieb als zusätzliche Wärmequelle für die Katalysatoranordnung benötigt die erfindungsgemäß vorzusehende Verdampfer/Brenner-Anordnung Sauerstoff, um den darin erzeugten Kohlenwasserstoffdampf verbrennen zu können. Dazu kann gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung der in den von der Brennkraftmaschine heranströmenden Abgasen transportierte Restsauerstoff genutzt werden, so dass kein zusätzliches Verbrennungsluftgebläse o.dgl. vorgesehen werden muss. Um jedoch diesen Sauerstoff in diejenigen Bereiche zu bringen, in denen die Verbrennung ablaufen soll, wird weiter vorgeschlagen, dass eine Umfangswandung der Gehäuseanordnung in den Abgasströmungsweg ragt und eine Abgasdurchtrittsöffungsanordnung aufweist. In particular, in operation as an additional heat source for the catalyst arrangement requires the invention to be provided evaporator / burner assembly Oxygen to burn the hydrocarbon vapor generated therein to be able to. For this purpose, according to a further advantageous aspect the invention of the in-coming from the internal combustion engine Exhaust gases transported residual oxygen can be used, so no additional Combustion air blower or the like. must be provided. However to bring this oxygen into those areas where the combustion it is further proposed that a peripheral wall the housing assembly protrudes into the exhaust gas flow path and a Has exhaust passage opening arrangement.
Der Betrieb der erfindungsgemäßen Verdampfer/Brenner-Anordnung zum Erzeugen heißer Verbrennungsabgase ist, wie vorangehend erwähnt, nur dann erforderlich, wenn die von der Brennkraftmaschine heranströmenden Abgase nicht ausreichend heiß sind. Es wird daher weiter vorgeschlagen, dass eine erste Temperatursensoranordnung vorgesehen ist zur Erfassung einer Temperatur der eine Brennkraftmaschine verlassenden Abgase im Abgasströmungsweg stromaufwärts der Katalysatoranordnung. Um insbesondere auch während des Verbrennungsbetriebs der Verdampfer/Brenner-Anordnung erkennen zu können, dass beispielsweise aufgrund einer Laständerung die Temperatur der von der Brennkraftmaschine abgegebenen Abgase angestiegen ist, wird weiter vorgeschlagen, dass die erste Temperatursensoranordnung stromaufwärts der wenigstens einen Verdampfer/Brenner-Anordnung vorgesehen ist.The operation of the inventive evaporator / burner assembly for Generation of hot combustion exhaust gases is, as previously mentioned, only then required when the incoming from the internal combustion engine Exhaust gases are not sufficiently hot. It is therefore further proposed a first temperature sensor arrangement is provided for detection a temperature of the exhaust gas leaving an internal combustion engine in the Exhaust gas flow path upstream of the catalyst arrangement. In particular also during combustion operation of Evaporator / burner arrangement to be able to recognize that, for example due to a change in load, the temperature of the internal combustion engine emitted exhaust gases, it is further proposed that the first temperature sensor arrangement upstream of the at least an evaporator / burner arrangement is provided.
Wie bereits vorangehend erwähnt kann bei einem derartigen Abgasbehandlungssystem insbesondere bei Einsatz in Verbindung mit einer Diesel-Brennkraftmaschine im Abgasströmungsweg stromabwärts der Katalysatoranordnung eine Partikelfilteranordnung vorgesehen sein. Insbesondere bei der Kombination einer Katalysatoranordnung mit einer Partikelfilteranordnung wird der erfindungsgemäß vorzusehende Aspekt der zusätzlichen Erwärmung der von der Brennkraftmaschine abgegebenen Abgase besonders wichtig, da somit auch dann, wenn die Abgastemperatur zum Aufrechterhalten oder Starten der autothermen katalytischen Reaktion in der Katalysatoranordnung nicht ausreicht und insofern auch in der Katalysatoranordnung nicht die zur Regeneration des Partikelfilters erforderlichen hohen Temperaturen bereitgestellt werden können, durch Betreiben der Verdampfer/Brenner-Anordnung für eine geeignete Katalyse und infolge dessen auch eine geeignete Partikelfilterregeneration gesorgt werden kann.As already mentioned above, in such an exhaust gas treatment system especially when used in conjunction with a diesel internal combustion engine in the exhaust gas flow path downstream of the catalyst arrangement a particle filter arrangement may be provided. Especially at the combination of a catalyst arrangement with a particle filter arrangement becomes the aspect of the additional invention to be provided Heating the exhaust gases emitted by the internal combustion engine particularly important, because thus even if the exhaust gas temperature to maintain or starting the autothermal catalytic reaction in the catalyst arrangement is insufficient and insofar also in the catalyst arrangement not the high required for the regeneration of the particulate filter Temperatures can be provided by operating the evaporator / burner assembly for a suitable catalysis and as a result Also, a suitable particle filter regeneration can be provided.
Weiter kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass stromaufwärts der Partikelfilteranordnung eine zweite Temperatursensoranordnung zur Erfassung der Abgastemperatur im Strömungswegbereich zwischen der Katalysatoranordnung und der Partikelfilteranordnung vorgesehen ist. Auch diese zweite Temperatursensoranordnung kann dazu genutzt werden, die Entscheidung über das Betreiben der Verdampfer/Brenner-Anordnung als Brenner oder als Verdampfer zu treffen. Wird nämlich erkannt, dass die Temperatur der auf die Partikelfilteranordnung zuströmenden Abgase nicht ausreichend hoch ist, um die Partikelfilterregeneration durchzuführen, ist dies ein Hinweis darauf, dass auch in der Katalysatoranordnung die katalytische Reaktion nicht oder nicht in geeigneter Weise abläuft. Durch Anheben der Temperatur der von der Brennkraftmaschine heranströmenden Abgase kann somit wieder dafür gesorgt werden, dass die beiden angesprochenen Reinigungsvorgänge in der Katalysatoranordnung bzw. Partikelfilteranordnung in optimaler Weise ablaufen können.Furthermore, it can be provided according to the invention that upstream of the Particle filter arrangement a second temperature sensor arrangement for Detection of the exhaust gas temperature in the flow path region between the catalyst arrangement and the particulate filter assembly is provided. Also This second temperature sensor arrangement can be used to Decision about operating the evaporator / burner arrangement as Burner or to meet as an evaporator. Is namely recognized that the Temperature of the incoming to the particulate filter assembly exhaust gases not is sufficiently high to perform the particulate filter regeneration is this is an indication that also in the catalyst arrangement the catalytic reaction does not or does not proceed in a suitable manner. By Raising the temperature of the incoming from the internal combustion engine Exhaust gases can thus be ensured again that the two addressed cleaning processes in the catalyst arrangement or Particle filter arrangement can proceed in an optimal manner.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Abgasbehandlungssystems, bei welchem Verfahren dann, wenn festgestellt wird, dass eine Abgastemperatur der eine Brennkraftmaschine verlassenden Abgase unter einer vorbestimmten Schwelle liegt, insbesondere nicht ausreichend hoch ist, um in der Katalysatoranordnung eine geeignete katalytische Reaktion zu starten oder/und aufrecht zu erhalten, die wenigstens eine Verdampfer/Brenner-Anordnung wenigstens phasenweise zur Verbrennung wenigstens eines Teils des darin erzeugten Kohlenwasserstoffdampfes betrieben wird.According to another aspect of the present invention, the beginning said object solved by a method for operating a exhaust gas treatment system according to the invention, in which method then, if it is determined that an exhaust gas temperature of one Internal combustion engine leaving exhaust gases under a predetermined Threshold is, in particular, not sufficiently high to in the catalyst assembly to start a suitable catalytic reaction or / and to maintain the at least one evaporator / burner assembly at least in phases for the combustion of at least part of it produced hydrocarbon vapor is operated.
Bei diesem Verfahren kann dann weiter vorgesehen sein, dass dann, wenn festgestellt wird, dass die Abgastemperatur der die Brennkraftmaschine verlassenden Abgase über einer vorbestimmten Schwelle liegt, insbesondere ausreichend hoch ist, um in der Katalysatoranordnung eine geeignete katalytische Reaktion zu starten oder/und aufrecht zu erhalten, die wenigstens eine Verdampfer/Brenner-Anordnung wenigstens phasenweise zum Erzeugen von den Abgasen der Brennkraftmaschine beizumischendem Kohlenwasserstoffdampf betrieben wird.In this method, it can then be further provided that if it is determined that the exhaust gas temperature of the internal combustion engine leaving exhaust gases is above a predetermined threshold, in particular is sufficiently high to be suitable in the catalyst arrangement catalytic reaction to start or / and maintain that at least an evaporator / burner assembly at least in phases to Generating hydrocarbon vapor to be admixed with the exhaust gases of the internal combustion engine is operated.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung detailliert beschrieben. Diese zeigt ein erfindungsgemäßes Abgasbehandlungssystem teilweise im Längsschnitt, teilweise nur schematisch angedeutet.The present invention will be described below with reference to the attached Drawing described in detail. This shows an inventive Partial exhaust treatment system in longitudinal section, sometimes only schematically indicated.
Das erfindungsgemäße Abgasbehandlungssystem 10 umfasst einen durch
eine allgemein mit 12 bezeichnete Rohrleitungsanordnung bereitgestellten
Abgasströmungsweg 14, der die durch Strömungspfeile A angedeuteten
Abgase, die von einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine ausgestoßen
werden, von der Brennkraftmaschine zu einer ebenfalls nicht dargestellten
Abgabeöffnung führt, wo diese Abgase dann nach außen ausgestoßen
werden. Dabei werden die Abgase A über eine allgemein mit 16 bezeichnete
Katalysatoranordnung zu einer Partikelfilteranordnung 18 geleitet. In der Katalysatoranordnung
16 läuft grundsätzlich eine exotherme katalytische Reaktion
ab, bei welcher Stickoxide und Kohlenmonoxid sowie den Abgasen A
beigesetzter Kohlenwasserstoff im Wesentlichen zu Kohlendioxid umgesetzt
werden. Dieses und im Verbrennungsmotor erzeugte Rußpartikel strömen
zusammen mit den die Katalysatoranordnung 16 verlassenden Abgasen in
Richtung zur Partikelfilteranordnung 18 und werden dort mechanisch ausgefiltert.
Zur Umgebung hin werden dann im Wesentlichen von Rußpartikeln
befreite Abgase, die als Hauptbestandteil Kohlendioxid enthalten, ausgestoßen.The exhaust gas treatment system 10 according to the invention comprises a
a piping arrangement, generally designated 12
Exhaust
Um in der Katalysatoranordnung 16 diese katalytische Reaktion starten zu
können bzw. aufrecht erhalten zu können, ist es erforderlich, die Temperatur
derselben bzw. des Katalysatormaterials darin auf einem Bereich von 200 -
250°C anzuheben und dort zu halten. Erst dann wird es möglich, diese katalytische
Reaktion zu starten, welche eine exotherme Reaktion ist und zusätzlich
Wärme freisetzt. Diese bei der katalytischen Reaktion freigesetzte
Wärme führt dazu, dass sowohl die Katalysatoranordnung 16 und insbesondere
auch die in Richtung Partikelfilteranordnung 18 strömenden Abgase
eine Temperatur im Bereich von 400°C und mehr haben werden. Diese
Temperatur ist erforderlich, um die in der Partikelfilteranordnung 18 herausgefilterten
Rußpartikel zu verbrennen, d.h. zu oxidieren, und somit den
Partikelfilter 18 zu reinigen. Das heißt, läuft in der Katalysatoranordnung 16
die exotherme Katalysereaktion nicht ab, so ist es ebenfalls nicht möglich,
die Partikelfilteranordnung 18 von den darin angesammelten Rußpartikeln zu
reinigen. Dieser Zustand kann dann eintreten, wenn die Abgase A eine
derart niedrige Temperatur haben, dass die Katalysatoranordnung 16 nicht
auf die erforderliche Temperatur im Bereich von 200 - 250°C gebracht
werden kann. Beispielsweise dann, wenn eine Brennkraftmaschine wie z.B.
eine Diesel-Brennkraftmaschine im Leerlaufzustand dreht, wird im
Allgemeinen eine Abgastemperatur von 150°C erreicht. Auch im lastfreien
Fahrzustand bzw. im Fahrzustand mit geringer Last kann es vorkommen,
dass die Abgastemperatur den Bereich von 200°C nicht erreicht. Dies hat
zur Folge, dass die katalytische Reaktion in der Katalysatoranordnung 16
nicht startet oder zum Erliegen kommen kann bzw. eine geeignete Katalyse
nicht mehr stattfinden kann mit den vorangehend beschriebenen Folgen.To start this catalytic reaction in the
Um diesem Problem entgegen zu treten, ist bei dem erfindungsgemäßen
Abgasbehandlungssystem 10 im Abgasströmungsweg 14 stromaufwärts der
Katalysatoranordnung 16 eine allgemein mit 20 bezeichnete
Verdampfer/Brenner-Anordnung vorgesehen. Diese Verdampfer/Brenner-Anordnung
20 umfasst eine Gehäuseanordnung 21, in welcher eine Verdampfungs/Brenn-Kammer
22 gebildet ist. Die Gehäuseanordnung 21 ist im
Wesentlichen topfartig ausgestaltet und umfasst im dargestellten Beispiel ein
im Wesentlichen eine Umfangswandung bereitstellendes Gehäuseteil 24
sowie ein im Wesentlichen einen Bodenbereich 26 bereitstellendes und das
Gehäuseteil 24 bereichsweise übergreifendes Gehäuseteil 28. An dem den
Bodenbereich 26 gegenüber liegenden Bereich weist das Gehäuse eine die
Verdampfungs/Brenn-Kammer 22 zum Abgasströmungsweg 14 hin öffnende
Öffnung 30 auf. Wie nachfolgend noch beschrieben, können im Bereich
dieser Öffnung 30 in der Verdampfungs/Brenn-Kammer 22 entstehende Produkte
in den Abgasströmungsweg 14 gelangen. Weiter sind in demjenigen
Bereich des Gehäuseteils 24, in dem dieses in den Abgasströmungsweg 14
ragt, Durchtrittsöffnungen 32 vorgesehen, durch welche hindurch einerseits
die angesprochenen Produkte aus der Verdampfungs/Brenn-Kammer 22
austreten können, andererseits jedoch auch die von der Brennkraftmaschine
abgegebenen Abgase A in diese Verdampfungs/Brenn-Kammer 22 eintreten
können.To counteract this problem is in the inventive
Exhaust gas treatment system 10 in the exhaust
Der Bodenbereich 26 der Gehäuseanordnung 21 ist in Richtung zur Verdampfungs/Brenn-Kammer
22 hin von einem Verdampfermedium 34 im
Wesentlichen vollständig abgedeckt. Dieses Verdampfermedium 34 ist aus
porösem, also flüssigen Brennstoff bzw. flüssigen Kohlenwasserstoff unter
Kapillarwirkung förderndem Material aufgebaut. Hier kommen beispielsweise
Vliesmaterial, Geflecht, Gewebe, Schaumkeramik o.dgl. in Frage. An der von
der Verdampfungs/Brenn-Kammer 22 abgewandten Seite dieses Verdampfermediums
34 ist diesem zugeordnet eine Heizeinrichtung 38
vorgesehen. Diese umfasst im dargestellten Falle beispielsweise eine Heizspirale,
die unter der Ansteuerung einer nicht dargestellten Ansteuervorrichtung
steht und deren Erregung eine Erwärmung des Verdampfermediums 34
zur Folge hat. In das Gehäuseteil 28 mündet ferner eine Brennstoffleitung 40
ein, über welche flüssiger Brennstoff, also flüssiger Kohlenwasserstoff, wie
z.B. Dieselkraftstoff oder Benzin, in das Verdampfermedium 34 eingespeist
werden kann. Für diese Einspeisung kann eine unter der Ansteuerung der
bereits angesprochenen Ansteuervorrichtung stehende Dosierpumpe
vorgesehen sein. Die Einspeisung derartigen flüssigen Brennstoffs in das
Verdampfermedium 34 hat zur Folge, dass dieser flüssige Brennstoff 34
durch die Kapillarförderwirkung sich vergleichsweise gleichmäßig über das
gesamte Verdampfermedium 34 verteilen wird und insbesondere auch zu
der der Verdampfungs/Brenn-Kammer 24 zugewandten Seite desselben gefördert
wird. Durch Erregen der Heizeinrichtung 38 und somit durch Erhöhen
der Temperatur im Bereich des Bodenbereichs 26 bzw. des Verdampfermediums
34 kann dafür gesorgt werden, dass vor allem bei vergleichsweise
niedrigen Umgebungstemperaturen eine verstärkte Abdampfung des zunächst
noch flüssigen Brennstoffs in Richtung zur Verdampfungs/Brenn-Kammer
22 hin auftreten wird, wenn dies erforderlich ist.The
Um in der Verdampfungs/Brenn-Kammer 22 eine Verbrennung des darin
angesammelten Brennstoffdampfes zu ermöglichen, ist ein Zündelement 42
vorgesehen. Dieses kann sich in geringem Abstand zu dem Verdampfermedium
34 in die Verdampfungs/Brenn-Kammer 22 erstrecken. Auch das Zündelement
42 kann elektrisch erregbar sein, so dass bei beispielsweise erregter
Heizeinrichtung 38 und erregtem Zündelement 42 dann einerseits die erforderliche
Menge an Brennstoffdampf und andererseits in einem lokal begrenzten
Bereich die erforderlichen Temperaturen zum Starten einer Verbrennung
bereitgestellt werden können. Um erkennen zu können, ob eine
derartige Verbrennung gestartet worden ist bzw. ggf. auch wieder erloschen
ist, kann ferner ein so genannter Flammwächter 44, beispielsweise in Form
eines Temperatursensors, vorgesehen sein.In order in the evaporation /
Man erkennt in der Figur weiter, dass das erfindungsgemäße Abgasbehandlungssystem
10 im Abgasströmungsweg 14 zwei Temperatursensoren 46,
48 aufweist. Der Temperatursensor 46 ist stromaufwärts der
Verdampfer/Brenner-Anordnung 20 angeordnet, um die Temperatur der dort
heranströmenden Abgase A zu messen. Der Temperatursensor 48 ist stromaufwärts
der Partikelfilteranordnung 18 angeordnet, um die Temperatur der
auf die Partikelfilteranordnung 18 zu strömenden Abgase zu erfassen. Auch
diese Temperatursensoren 46, 48 liefern, ebenso wie der Flammwächter 44
ihre Sensorsignale zu der nicht dargestellten Ansteuervorrichtung.It can be seen in the figure that the exhaust gas treatment system according to the invention
10 in the exhaust
Nachfolgend wird der Betrieb des vorangehend hinsichtlich seiner konstruktiven Details erläuterten Abgasbehandlungssystems 10 beschrieben.Hereinafter, the operation of the foregoing with respect to its constructive Details explained exhaust treatment system 10 described.
Es sei zunächst angenommen, dass eine Brennkraftmaschine, welche mit
einem derartigen Abgasbehandlungssystem 10 kombiniert ist, in einem normalen
Betriebszustand, also unter Last, arbeitet. Dies hat zur Folge, dass die
im Abgasströmungsweg 14 strömenden Abgase A eine vergleichsweise
hohe Temperatur aufweisen, was durch den Temperatursensor 46 auch
erfasst werden kann. Die Temperatur wird ausreichen, um in der Katalysatoranordnung
16 ausreichend hohe Temperaturen bereitstellen zu können
und dort die angesprochene autotherme Katalysereaktion durchführen zu
können. Dies hat zur Folge, dass die in Richtung zur Partikelfilteranordnung
18 strömenden und die Katalysatoranordnung 16 verlassenden Abgase eine
so hohe Temperatur im Bereich von beispielsweise 400°C und mehr
aufweisen werden, um eine kontinuierliche Regeneration des Partikelfilters
18, also ein im Wesentlichen kontinuierliches Abbrennen der dort
angesammelten Rußpartikel, durchzuführen. In diesem Zustand wird auch
der Temperatursensor 48 ein Signal liefern, das indiziert, dass die
Abgastemperatur zur Partikelfilterregeneration ausreicht.It is first assumed that an internal combustion engine, which with
such exhaust gas treatment system 10 is combined in a normal
Operating state, ie under load, works. As a result, the
In the exhaust
Um die katalytische Reaktion in der Katalysatoranordnung 16 zu unterstützen
bzw. in optimierter Weise ablaufen zu lassen, wird die in der Figur
dargestellte Verdampfer/Brenner-Anordnung 20 in dieser Betriebsphase so
aktiviert, dass sie Kohlenwasserstoffdampf K erzeugt und diesen Kohlenwasserstoffdampf
K im Wesentlichen durch die Öffnung 30 in den Abgasströmungsweg
14 abgibt. Der Kohlenwasserstoffdampf K wird sich mit den
Abgasen A vermischen und mit diesen am Katalysatormaterial der Katalysatoranordnung
16 reagieren. Die erforderliche Menge des Kohlenwasserstoffdampfes
K, die im Wesentlichen auch eingestellt werden kann durch
den Betrieb der nicht beschriebenen Dosierpumpe bzw. die vermittels Erregung
der Heizeinrichtung 38 einstellbare Abdampfungsrate, kann bestimmt
werden aus dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine, also beispielsweise
dem Lastzustand oder/und der Drehzahl. Dieser Betriebszustand wird
im Wesentlichen auch die Zusammensetzung der ausgestoßenen Abgase
und somit auch die erforderliche Kohlenwasserstoffdampfmenge bestimmen.To assist the catalytic reaction in the
Wird nun beispielsweise anhand des Sensorsignals des Temperatursensors
46 erkannt, dass die Abgastemperatur nicht ausreicht, um eine geeignete
katalytische Reaktion in der Katalysatoranordnung 16 zu erzeugen, und infolgedessen
auch nicht ausreicht, um eine Partikelfilterregeneration durchzuführen,
und wird beispielsweise auch durch eine Beladungserkennung
festgestellt, dass der Partikelfilter 18 so stark mit Rußpartikeln zugesetzt ist,
dass eine Regeneration durchgeführt werden muss, so wird die
Verdampfer/Brenner-Anordnung 20 nunmehr als Brenner betrieben. Hinsichtlich
der Beladungserkennung sei ausgeführt, dass diese beispielsweise
durch die Erfassung des Drucks vor und nach dem Partikelfilter 18 erfolgen
kann, wobei eine große Druckdifferenz auf eine entsprechend große Beladung
des Partikelfilters 18 hinweisen kann. Es ist selbstverständlich, dass
hier andere Indikatoren dazu genutzt werden können, um die Entscheidung
über eine erforderliche Regeneration zu treffen.Now, for example, based on the sensor signal of the
Um den Brennerbetrieb zu starten, wird wieder zunächst flüssiger Kohlenwasserstoff
bzw. Brennstoff in das Verdampfermedium 34 eingespeist und
gleichzeitig wird die Heizeinrichtung 26 betrieben, um eine ausreichende
Brennstoffabdampfung zu gewährleisten. Zum Starten der Verbrennung wird
dann das Zündelement 42 erregt, so dass lokal in einem Bereich hoher
Brennstoffdampfkonzentration auch entsprechend hohe und das Zünden
nach sich ziehende Temperaturen erzeugt werden. Den für die Verbrennung
erforderlichen Sauerstoff transportieren die Abgase A in Form von bei der
Verbrennung in der Brennkraftmaschine nicht verbrauchtem Restsauerstoff,
der zusammen mit den Abgasen A durch die Öffnungen 32 und ggf. auch die
Öffnung 30 in die Verdampfungs/Brenn-Kammer 22 gelangen wird und sich
dort mit dem Brennstoffdampf mischen wird. Nach erfolgter Zündung, was
durch das Sensorsignal des Flammwächters 44 erfasst werden kann, kann
das Erregen des Zündelements 42 eingestellt werden. Auch das Erregen der
Heizeinrichtung 26 kann eingestellt werden, da durch die in der Verdampfungs/Brenn-Kammer
22 ablaufende Verbrennung ausreichend hohe Temperaturen
erzeugt werden, um eine ausreichende Abdampfung des zunächst
noch flüssigen Kohlenwasserstoffs aus dem Verdampfermedium 34 aufrecht
zu erhalten. Bei ablaufender Verbrennung treten dann die Verbrennungsabgase
V der Verdampfer/Brenner-Anordnung 20 im Wesentlichen durch die
Öffnung 30 in den Abgasströmungsweg 14 ein und vermischen sich dort mit
den von der Brennkraftmaschine abgegebenen Abgasen. Dies wiederum hat
zur Folge, dass die in Richtung Katalysatoranordnung 16 dann strömenden
Abgase eine höhere Temperatur aufweisen werden als im weiter stromaufwärts
liegenden Bereich des Abgasströmungswegs 14. Dabei kann durch
entsprechende Brennstoffdosierung die Brennerleistung so eingestellt
werden, dass sich auch unter Berücksichtigung der Temperatur der Abgase
A im Bereich der Katalysatoranordnung 16 nunmehr eine ausreichend hohe
Temperatur einstellen wird, um die katalytische Reaktion zu starten bzw.
aufrecht zu erhalten. Um hierfür, wie vorangehend bereits beschrieben, eine
gewisse Menge an Kohlenwasserstoff bereitstellen zu können, kann die
Verdampfer/Brenner-Anordnung 20 in dieser Betriebsphase so betrieben
werden, dass sie mehr Brennstoff bzw. Kohlenwasserstoffdampf erzeugt, als
zur Verbrennung mit dem diese durchströmenden Restsauerstoff, der in den
Abgasen A transportiert wird, erforderlich, so dass durch die Öffnung 30
nicht nur Verbrennungsabgase V, sondern gleichzeitig auch nicht
verbrannter Kohlenwasserstoffdampf K austreten wird.In order to start the burner operation, first liquid hydrocarbon is again
or fuel fed into the
Durch das Betreiben der Verdampfer/Brenner-Anordnung 20 als Wärmequelle
in dieser Phase kann also sowohl im Bereich der Katalysatoranordnung
16 als auch im Bereich der Partikelfilteranordnung 18 die dort jeweils
erforderliche Reaktion in geeigneter Weise ablaufen bzw. am Ablaufen gehalten
werden.By operating the evaporator /
Steigt nachfolgend beispielsweise durch Übergehen in einen höheren
Lastzustand der Brennkraftmaschine die Temperatur der Abgase A wieder
an, und zwar auf eine Temperatur, die ausreicht, um diese Reaktionen am
Leben zu erhalten, so ist es nicht mehr erforderlich, die Verdampfer/Brenner-Anordnung
20 im Brennerbetrieb zu betreiben. Hier kann es bei geeigneter
Ausgestaltung der Gehäuseanordnung 21 ausreichen, dass bei Übergang in
einen höheren Lastzustand die Verbrennungsabgase A verstärkt und mit
höherer Strömungsgeschwindigkeit heranströmen werden, so dass die
Flamme in der Verdampfungs/Brenn-Kammer 22 ausgeblasen wird oder
aufgrund eines geringeren Sauerstoffgehalts in den Abgasen A die
Verbrennung zum Erliegen kommt. Dies kann wiederum durch den
Flammwächter 44 erkannt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich,
durch entsprechende Ansteuerung der Dosierpumpe und entsprechende
Brennstoffdrosselung die Verbrennung zu beenden. Nach beendeter
Verbrennung kann die Brennstoffzufuhr wieder aufgenommen bzw. fortgesetzt
werden, um bei dann auch wieder betriebener Heizeinrichtung 26 den
für die katalytische Reaktion erforderlichen bzw. vorteilhaften Kohlenwasserstoffdampf
erzeugen und den Abgasen A beisetzen zu können.Rises below, for example, by going to a higher one
Load state of the internal combustion engine, the temperature of the exhaust gases A again
at a temperature sufficient to cope with these reactions
To preserve life, it is no longer necessary to use the evaporator /
Sinkt zu einem späteren Zeitpunkt die Temperatur der Abgase wieder in
einen kritischen Bereich ab, so kann der vorangehend beschriebene Verbrennungsprozess
in der Verdampfer/Brenner-Anordnung 20 wieder gestartet
werden, indem lediglich das Zündelement 42 wieder aktiviert wird.Decreases at a later date, the temperature of the exhaust gases back in
a critical range, so the above-described combustion process
started again in the evaporator /
Es ist selbstverständlich, dass das in der Figur dargestellte und vorangehend
beschriebene System in verschiedenen Aspekten anders aufgebaut sein
kann, als gezeigt und beschrieben bzw. in anderer Art und Weise betrieben
werden kann. So ist es selbstverständlich möglich, anstelle der einen
einzigen Verdampfer/Brenner-Anordnung 20 mehrere davon in der Strömungsrichtung
der Abgase A aufeinander folgend oder/und an gleicher Positionierung
jedoch in Umfangsrichtung verteilt vorzusehen. Auch kann die Beurteilung,
ob der Betrieb dieser Anordnung oder Anordnungen 20 als Kohlenwasserstoffdampferzeuger
oder als Brenner oder gar nicht erforderlich ist,
beruhend auf anderen Eingangsgrößen getroffen werden. So kann beispielsweise
anstelle des Signals des Temperatursensors 46 auch dasjenige
des Temperatursensors 48 ausgewertet werden, um zu erkennen, wann eine
Abgastemperatur nicht mehr ausreicht, um die gewünschte katalytische Reaktion
bzw. Reinigungsreaktion zu erlangen. Hier kann bei Verwendung des
Signals des Sensors 48 dann ein anderer Schwellenwert vorgegeben
werden, dessen Unterschreiten zu erkennen gibt, dass in der Katalysatoranordnung
16 die katalytische Reaktion nicht mehr abläuft, was bedeutet, dass
dieser Schwellenwert höher liegen kann bzw. wird, als bei Auswertung des
Signals des Temperatursensors 46. Auch ist es grundsätzlich möglich, die
Information darüber, welche Temperatur die Abgase A haben, nicht sensorisch
zu erfassen, sondern beispielsweise durch Kennfeldauslesen festzustellen,
in welchem Bereich diese Temperatur ist. Hier könnte beispielsweise
ein Kennfeld definiert werden, das die Abgastemperatur als Ausgangsgröße
und beispielsweise die Motordrehzahl und die Motorlast oder andere hierfür
relevante Größen als Eingangsgrößen aufweist. Auch ist es möglich, hinsichtlich
des Betriebs der Anordnung 20 als Kohlenwasserstoffdampferzeuger
durch Kennfeldauslesung den Restsauerstoffanteil in den
Abgasen A zu ermitteln und auf dieser Grundlage dann festzulegen, wie
groß die durch Abdampfung den Abgasen A beizumischende Kohlenwasserstoffdampfmenge
sein soll, um damit die die gewünschte katalytische Reaktion
in der Katalysatoranordnung 16 zu erlangen.It goes without saying that the one shown in the figure and preceding
described system may be constructed differently in different aspects
can, as shown and described or operated in any other way
can be. So it is of course possible, instead of the one
single evaporator /
Claims (11)
dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (38) elektrisch betreibbar ist.Exhaust treatment system according to claim 1,
characterized in that the heating device (38) is electrically operable.
dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfermedium (34) wenigstens in einem Bodenbereich (26) der im Wesentlichen topfartig ausgebildeten Gehäuseanordnung (21) vorgesehen ist und dass die Heizeinrichtung (38) im Bodenbereich (26) der Gehäuseanordnung (20) vorgesehen ist.Exhaust treatment system according to claim 1 or 2,
characterized in that the evaporator medium (34) is provided at least in a bottom region (26) of the substantially cup-shaped housing arrangement (21) and that the heating device (38) in the bottom region (26) of the housing assembly (20) is provided.
dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseanordnung (21) dem Bodenbereich (26) gegenüber liegend eine Öffnung (30) zum Austritt des in der Verdampfungs/Brenn-Kammer (22) erzeugten Kohlenwasserstoffdampfes zu dem Abgasströmungsweg (14) oder/und der in der Verdampfungs/Brenn-Kammer (22) erzeugten Verbrennungsprodukte zu dem Abgasströmungsweg (14) aufweist.Exhaust treatment system according to claim 3,
characterized in that the housing assembly (21) opposite the bottom portion (26) has an opening (30) for exit of the hydrocarbon vapor generated in the vaporization / combustion chamber (22) to the exhaust gas flow path (14) and / or in the vaporization / Combustion chamber (22) produced combustion products to the exhaust gas flow path (14).
dadurch gekennzeichnet, dass eine Umfangswandung (24) der Gehäuseanordnung (24) in den Abgasströmungsweg ragt und eine Abgasdurchtrittsöffungsanordnung (32) aufweist.Exhaust treatment system according to claim 4,
characterized in that a peripheral wall (24) of the housing assembly (24) projects into the exhaust gas flow path and has an exhaust gas passage opening arrangement (32).
dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Temperatursensoranordnung (46) vorgesehen ist zur Erfassung einer Temperatur der eine Brennkraftmaschine verlassenden Abgase (A) im Abgasströmungsweg (14) stromaufwärts der Katalysatoranordnung (16).Exhaust treatment system according to one of claims 1 to 5,
characterized in that a first temperature sensor arrangement (46) is provided for detecting a temperature of the exhaust gases (A) leaving an internal combustion engine in the exhaust gas flow path (14) upstream of the catalyst arrangement (16).
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperatursensoranordnung (46) stromaufwärts der wenigstens einen Verdampfer/Brenner-Anordnung (20) vorgesehen ist.Exhaust treatment system according to one of claims 1 to 6,
characterized in that the first temperature sensor arrangement (46) is provided upstream of the at least one evaporator / burner arrangement (20).
dadurch gekennzeichnet, dass im Abgasströmungsweg (14)stromabwärts der Katalysatoranordnung (16) eine Partikelfilteranordnung (18) vorgesehen ist.Exhaust treatment system according to one of claims 1 to 7,
characterized in that a particle filter arrangement (18) is provided in the exhaust gas flow path (14) downstream of the catalyst arrangement (16).
dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts der Partikelfilteranordnung (18) eine zweite Temperatursensoranordnung (48) zur Erfassung der Abgastemperatur im Strömungswegbereich zwischen der Katalysatoranordnung (16) und der Partikelfilteranordnung (18) vorgesehen ist. Exhaust treatment system according to claim 8,
characterized in that a second temperature sensor arrangement (48) for detecting the exhaust gas temperature in the flow path region between the catalyst arrangement (16) and the particle filter arrangement (18) is provided upstream of the particle filter arrangement (18).
dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn festgestellt wird, dass die Abgastemperatur der die Brennkraftmaschine verlassenden Abgase (A) über einer vorbestimmten Schwelle liegt, insbesondere ausreichend hoch ist, um in der Katalysatoranordnung (16) eine geeignete katalytische Reaktion zu starten oder/und aufrecht zu erhalten, die wenigstens eine Verdampfer/Brenner-Anordnung (20) wenigstens phasenweise zum Erzeugen von den Abgasen (A) der Brennkraftmaschine beizumischendem Kohlenwasserstoffdampf betrieben wird.Method according to claim 10,
characterized in that , when it is determined that the exhaust gas temperature of the exhaust gases (A) leaving the engine is above a predetermined threshold, in particular, is sufficiently high to initiate and / or maintain a suitable catalytic reaction in the catalyst assembly (16) obtained, the at least one evaporator / burner assembly (20) is operated at least in phases for generating of the exhaust gases (A) of the internal combustion engine zuumischendem hydrocarbon vapor.
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