AT6050U1 - Verfahren zum aufheizen von abgasnachbehandlungssystemen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen von Abgasnachbehandlungssystemen, insbesondere von Partikelfiltern, Stickoxidadsorbern, Oxidationskatalysatoren oder Dreiwegkatalysatoren oder SCR-Katalysatoren, bei Brennkraftmaschinen. Um auf möglichst einfache Weise ein Aufheizen eines Abgasnachbehandlungssystems, wie etwa eines Katalysators, eines Partikelfilters oder eines NO`x -Absorbers zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass während zumindest einer Schubphase und/oder zumindest einer Leerlaufphase der Brennkraftmaschine in mindestens einen Brennraum Kraftstoff eingebracht und ein im Wesentlichen homogenes Kraftstoff-Luftgemisch im Brennraum erzeugt wird, wobei durch Einstellen des Kraftstoff-Luftverhältnisses und/oder der Temperatur und/oder des Brennraumdruckes eine Entzündung des Kraftstoff-Luftgemisches verhindert wird.

Description

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  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen von Abgasnachbehandlungs- systemen, insbesondere von Partikelfiltern, Stickoxidadsorbern, Oxidationskata- lysatoren, Dreiwegkatalysatoren oder SCR-Katalysatoren, bei Brennkraftmaschi- nen. 



  Es ist bekannt, zur Erhöhung der Katalysatoreintrittstemperatur oder zur Rege- neration eines Partikelfilters einen zusätzlichen Brenner oder eine Zündanlage zur nochmaligen Zündung eines fetten Gemisches vor den Katalysator einzuset- zen. Ein Nachbrenner zur Verbrennung eines zündfähigen Gemisches ist bei- spielsweise aus der WO 93/10337 A1 bekannt. 



  Die US 6,006,515 A beschreibt ein Abgasbehandlungssystem für eine Brenn- kraftmaschine, bei der Diesel-Kraftstoff als Reduktionsmittel eingesetzt wird. 



  Die US 5,265,418 A beschreibt ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftma- schine, bei dem zur Verbesserung der Abgasqualität während des Leerlaufes und/oder während der Teillast der Brennkraftmaschine eine zusätzliche Last auf- gebürdet wird, um den Kraftstoffbedarf zu steigern und dadurch die Temperatur der Abgase zu erhöhen. Auch die Temperatur der Ansaugluft wird erhöht und/oder der Katalysator direkt erwärmt. 



  Die bekannten Verfahren haben den Nachteil, dass zusätzliche Einrichtungen zur Aufheizung des Abgasnachbehandlungssystems erforderlich sind. 



  Die DE 198 19 579 Cl beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine mit einem SCR-Katalysator ausgestattete Brennkraftmaschine. Dabei wird mit Hilfe der Selectiv-Catalytic-Reduction-Technology (SCR) Stickoxid im Abgas zu Luft- stickstoff und Wasserdampf reduziert. Als Reduktionsmittel werden entweder Ammoniak oder Harnstoff in wässriger Lösung eingesetzt, wobei nur soviel Re- duktionsmittel nachgefördert wird, wie für die Abgasnachbehandlung verbraucht wird. 



  Aufgabe der Erfindung ist es, auf möglichst einfach Weise eine Regeneration ei- nes Abgasnachbehandlungssystems zu erreichen. 



  Erfindungsgemäss wird dies dadurch ermöglicht, dass während zumindest einer Schubphase und/oder zumindest einer Leerlaufphase der Brennkraftmaschine in mindestens einen Brennraum Kraftstoff eingebracht und ein im Wesentlichen homogenes Kraftstoff-Luftgemisch im Brennraum erzeugt wird, wobei durch Ein- stellen des Kraftstoff-Luftverhältnisses und/oder der Temperatur und/oder des Brennraumdruckes eine Entzündung des Kraftstoff-Luftgemisches verhindert 

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 wird. Das Kraftstoff-Luftgemisch wird in einer exothermen Reaktion im Abgas- nachbehandlungssystem mit oxidierenden Elementen (Oxidationskatalysator, NOx-Adsorber, katalytisch beschichteter Partikelfilter etc. ) thermisch umgesetzt, wodurch das Abgasnachbehandlungssystem aufgeheizt wird. 



  Bislang wurde die Schubphase der Brennkraftmaschine zum Aufheizen des Ab- gasnachbehandlungssystems nicht genützt. Gemäss der Erfindung wird durch An- drosselung und Homogenisierung des Kraftstoff-Luftgemisches beim Dieselmotor im Schubbetrieb und/oder im Leerlauf ein Aufheizen des Abgasnachbehandlungs- systems dadurch ermöglicht, dass Kraftstoff so in den Brennraum der Brenn- kraftmaschine eingespritzt wird, dass er nicht zündet. Der gut aufbereitete und homogenisierte Kraftstoff gelangt in den Katalysator, den Partikelfilter oder den NOx-Adsorber, in dem er dann konvertiert und ihn dabei während der Schubpha- se aufheizt. 



  In einer besonderen Ausführungsvariante ist bei einer Mehrzylinderbrennkraft- maschine vorgesehen, dass in Brennräumen eines Zylinders oder in den Brenn- räumen einer Teilmenge aller Zylinder jeweils ein im Wesentlichen homogenes Kraftstoff-Luftgemisch unterhalb der Zündgrenze erzeugt wird. In den restlichen Zylindern wird ein zündfähiges Gemisch erzeugt, wodurch diese den gleichförmi- gen motorischen Betrieb, insbesondere in der Leerlaufphase, aufrecht erhalten können. 



  Durch das beschriebene Verfahren wird ein besonders schnelles Ansprechen des Abgasnachbehandlungssystems ermöglicht. Es kann ohne eine Nacheinspritzung eine Aufheizung des Abgasnachbehandlungssystems erreicht werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, einer viel geringeren Schmierölverdünnung. 



  Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur näher erläutert. 



  Die Figur zeigt schematisch einen Zylinder 1 einer Diesel-Brennkraftmaschine mit einem im Zylinder 1 hin- und her gehenden Kolben 2. In den Brennraum 3 mün- det zumindest ein durch ein Einlassventil 4 gesteuerter Einlasskanal 5. Vom Brennraum 3 geht zumindest ein durch ein Auslassventil 6 gesteuerter Auslass- kanal 7 aus. Der Auslasskanal 7 steht mit einem Auslasssystem 8 in Verbindung, welches ein Abgasnachbehandlungssystem 9 mit oxidierenden Elementen auf- weist. Das Abgasnachbehandlungssystem 9 kann beispielsweise ein Stickoxidad- sorber sein. 



  In den Brennraum 3 mündet weiters eine Einspritzeinrichtung 11 zur direkten Kraftstoffeinspritzung ein. 

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  Während einer Schubphase oder einer Leerlaufphase der Brennkraftmaschine wird - zusätzlich zu dem für den jeweiligen Motorbetrieb benötigten Kraftstoff - in den Brennraum 3 Kraftstoff eingebracht. Der Kraftstoff kann dabei über die Einspritzeinrichtung 11 direkt in den Brennraum 3 eingespritzt oder über eine zusätzliche   Kraftstoffzuführeinrichtung   in den Einlasskanal 5 eingebracht werden. 



  Wesentlich ist, dass ein zumindest annähernd homogenes Kraftstoff-Luftgemisch im Brennraum 3 entsteht und durch Androsselung die Zylinderfüllung reduziert wird, so dass keine Zündung möglicht ist. Dieses Kraftstoff-Luftgemisch wird während der Auslassphase in den Auslasskanal 7 geschoben und gelangt in das Abgasnachbehandlungssystem 9. Durch die oxidierenden Elemente des Abgas- nachbehandlungssystems 9 kommt es zu einer exothermen Reaktion, wobei das Kraftstoff-Luftgemisch thermisch umgesetzt wird. 



  Während der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum 3 wird die Ansaugströ- mung in den Brennraum 3 gedrosselt. Die Drosselung kann über das Einlassven- tii 4 oder ein separates Drosseiorgan 12   erfoigen.   



  Bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine kann das Verfahren, beispielsweise während der Leerlaufphase, nur bei einzelnen Zylindern 1 angewandt werden. 



  Die restlichen Zylinder arbeiten im normalen Motorbetrieb und gewährleisten die Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Leerlaufphase. Während der Schubphase kann das Verfahren bei allen, oder auch nur bei einzelnen Zylindern 1 angewandt werden. 



  Das beschriebene Verfahren eignet sich besonders für Diesel- Brennkraftmaschinen mit oxidierende Elemente aufweisenden Abgasnachbehand- lungssystemen. Es kann aber genauso bei fremdgezündeten Brennkraftmaschi- nen mit Oxidationskatalysatoren eingesetzt werden.

Claims (5)

1. ANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Aufheizen von Abgasnachbehandlungssystemen, insbeson- dere von Partikelfiltern, Stickoxidadsorbern, Oxidationskatalysatoren, Drei- wegkatalysatoren oder SCR-Katalysatoren, bei Brennkraftmaschinen, da- durch gekennzeichnet, dass während zumindest einer Schubphase und/oder zumindest einer Leerlaufphase der Brennkraftmaschine in mindes- tens einen Brennraum Kraftstoff eingebracht und ein im Wesentlichen ho- mogenes Kraftstoff-Luftgemisch im Brennraum erzeugt wird, wobei durch Einstellen des Kraftstoff-Luftverhältnisses und/oder der Temperatur und/oder des Brennraumdruckes eine Entzündung des Kraftstoff- Luftgemisches verhindert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Kraftstoffeinspritzung die Ansaugströmung angedrosselt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 bei einer Mehrzylinderbrennkraftmaschi- ne, dadurch gekennzeichnet, dass im Brennraum nur eines Zylinders o- der in den Brennräumen einer Teilmenge aller Zylinder jeweils ein im We- sentlichen homogenes Kraftstoff-Luftgemisch erzeugt wird, wobei durch Einstellen des Kraftstoff-Luftverhältnisses und/oder der Temperatur und/oder des Brennraumdruckes eine Entzündung des Kraftstoff- Luftgemisches verhindert wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine nach dem Diesel-Verfahren betrieben wird.