DE10131336A1

DE10131336A1 - Abgasreinigungsanlage mit Partikelfilter

Info

Publication number: DE10131336A1
Application number: DE10131336A
Authority: DE
Inventors: Guenter Eberspach
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-01-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsanlage (1) für eine Brennkraftmaschine (3), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Partikelfilter (7), das Partikel aus dem Abgas herausfiltert, und mit einer Heizeinrichtung (8), die stromauf des Partikelfilters (7) angeordnet ist und zum Aufheizen der in das Partikelfilter (7) eintretenden Abgase dient. DOLLAR A Um den Wärmebedarf eines Kühlkreises (28) der Brennkraftmaschine (3) decken zu können, ist zwischen Heizeinrichtung (8) und Partikelfilter (7) ein Wärmetauscher (26) angeordnet, der außerdem an den Kühlkreis (28) der Brennkraftmaschine (3) angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine derartige Abgasreinigungsanlage ist beispielsweise aus der zum Anmeldezeitpunkt noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 101 20 973.8 vom 27.04.2001 bekannt und weist ein Partikelfilter, das Partikel, insbesondere Rußpartikel, aus dem Abgas herausfiltert, sowie eine Heizeinrichtung auf, die stromauf des Partikelfilters angeordnet ist und zum Aufheizen der in das Partikelfilter eintretenden Abgase dient. Bei der bekannten Abgasreinigungsanlage ist außerdem ein Katalysator vorgesehen, der zumindest ab einer Anspringtemperatur kontinuierlich NO in NO₂ umwandelt. Dieser Katalysator ist entweder stromauf des Partikelfilters angeordnet oder in das Partikelfilter integriert (katalytisches Partikelfilter). Das Partikelfilter ist dabei so ausgebildet, daß die darin gespeicherten Partikel unter Umwandlung von NO₂ in NO verbrennen. Darüber hinaus ist eine Steuerung zur Betätigung der Heizeinrichtung vorgesehen, welche die Heizeinrichtung zur Durchführung einer kontinuierlichen Regeneration des Partikelfilters so betätigt, daß die Abgastemperatur zumindest die Anspringtemperatur erreicht.

Eine derartige Zuheizung zur Erhöhung der Abgastemperatur auf zumindest das Temperaturniveau der Anspringtemperatur des Katalysators ist erforderlich, da moderne Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren bei Personenkraftwagen, zumindest im unteren Leistungsbereich Abgase mit relativ niedrigen Temperaturen erzeugen, so daß für den genannten Regenerationsbetrieb eine zusätzliche Erwärmung der Abgase erforderlich ist. Die niedrigen Abgastemperaturen moderner Brennkraftmaschinen können auf die fortschreitende Optimierung des Verbrennungsvorgangs zurückgeführt werden, wobei insbesondere die sogenannte Kraftstoffdirekteinspritzung eine wesentliche Rolle spielt.

Der hohe Wirkungsgrad moderner Brennkraftmaschinen führt außerdem dazu, daß sich die jeweilige Brennkraftmaschine im Betrieb nur noch sehr langsam aufwärmt, wodurch die Warmlaufphase relativ lang andauern kann. Ebenso ist es möglich, daß die Brennkraftmaschine, z. B. bei einem Betrieb im unteren Leistungsbereich, ihre Betriebstemperatur gar nicht erreicht. Die Brennkraftmaschine kann dann ökologisch und/oder ökonomisch nicht optimal betrieben werden. Des weiteren steht dann bei einer in einem Kraftfahrzeug verwendeten Brennkraftmaschine im Kühlkreis nicht ausreichend Wärme zur Verfügung, um eine Heizeinrichtung des Fahrzeugs, z. B. eine Fahrzeuginnenraumheizung, mit ausreichend Wärme zu versorgen. Aus diesen Gründen ist es bekannt, derartige Brennkraftmaschinen bzw. ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug mit einem Zuheizer auszustatten, der in den Kühlkreis der Brennkraftmaschine eingebunden ist und eine Erwärmung des Kühlmittels ermöglicht. Der Kühlkreis kann dann zur Erwärmung der Brennkraftmaschine verwendet werden, damit diese rascher ihre optimale Betriebstemperatur erreicht. Bei der Verwendung in einem Kraftfahrzeug kann außerdem relativ rasch die für den ordnungsgemäßen Betrieb einer Heizeinrichtung erforderliche Temperatur im Kühlkreis gewährleistet werden. Bekannte Zuheizer können beispielsweise eine elektrische Heizung oder einen mit einem Brennstoff betreibbaren Brenner aufweisen. Der Aufwand für den Einbau eines derartigen zusätzlichen Brenners ist relativ hoch.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Abgasreinigungsanlage der eingangs genannten Art eine Möglichkeit aufzuzeigen, Wärmeenergie bereitzustellen, die für eine rasche Erwärmung der Brennkraftmaschine bzw. für eine ggf. vorhandene Heizeinrichtung verwendet werden kann.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Abgasreinigungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in den Abgaspfad zwischen Heizeinrichtung und Partikelfilter einen Wärmetauscher einzusetzen, mit dem die für einen Kühlkreis der Brennkraftmaschine oder für eine Innenraumheizeinrichtung eines mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs benötigte Wärme dem Abgas entzogen werden kann. Die Erfindung nutzt dabei die in der Abgasreinigungsanlage ohnehin vorhandene Heizeinrichtung als Zuheizer für den Kühlkreis bzw. für die Innenraumheizeinrichtung. Diese Zuheizerfunktion kann somit erheblich preiswerter realisiert werden als bei bekannten Brennkraftmaschinen bzw. Kraftfahrzeugen, die mit einem separaten Zuheizer ausgestattet sind. Die Heizeinrichtung der Abgasreinigungsanlage erhält dadurch eine vorteilhafte Doppelfunktion.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann eine Steuerung vorgesehen sein, welche die Heizeinrichtung zumindest dann aktiviert, wenn und solange der Kühlkreis der Brennkraftmaschine und/oder die Innenraumheizeinrichtung des Kraftfahrzeugs einen Wärmebedarf aufweist. Durch die Betätigung der Heizeinrichtung in Abhängigkeit des Wärmebedarfs des Kühlkreises bzw. der Innenraumheizeinrichtung wird die Doppelfunktion der Heizeinrichtung besonders deutlich, da die Heizeinrichtung so auch dann betrieben werden kann, wenn eine Partikelfilterregeneration an sich nicht erforderlich ist.

Entsprechend einer besonderen Ausführungsform kann eine zur Betätigung der Heizeinrichtung vorgesehene Steuerung so ausgebildet sein, daß sie eine temperaturgeführte Regelung der Heizeinrichtung ermöglicht, wobei ein die Führungsgröße liefernder Temperatursensor stromab des Wärmetauschers angeordnet ist. Durch diese Bauweise führt ein Wärmeentzug stromauf des Temperatursensors automatisch dazu, daß die Tätigkeit der Heizeinrichtung entsprechend angepaßt wird, ohne daß dazu ein zusätzlicher Regelungs- und/oder Steuerungsaufwand erforderlich ist.

Bei einer besonderen Weiterbildung kann eine Steuerung zur Betätigung der Heizeinrichtung vorgesehen sein, die so ausgebildet ist, daß sie die Heizeinrichtung zur Durchführung einer diskontinuierlichen oder zyklischen Regeneration des Partikelfilters betätigen kann. Das bedeutet, daß die Heizeinrichtung die Temperatur im Abgas soweit erhöht, daß die Partikel im Partikelfilter zyklisch in einem relativ kurzen und insoweit diskontinuierlichen Vorgang verbrennen.

Im Unterschied dazu kann bei einer anderen Ausführungsform auch eine Steuerung zur Betätigung der Heizeinrichtung vorgesehen sein, die eine kontinuierliche Regeneration des Partikelfilters ermöglicht, wie sie in der eingangs genannten DE 101 20 973 beschrieben ist.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Fig. 1 zeigt eine schaltplanartige Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage.
Entsprechend Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Abgasreinigungsanlage 1 in einen Abgasstrang 2 einer Brennkraftmaschine 3, z. B. Dieselmotor oder Ottomotor, insbesondere eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs, angeordnet.
Die Abgasreinigungsanlage 1 weist eine Katalysator-Filter- Anordnung 4 auf, die Katalysatormittel 5 und Partikelfiltermittel 6 umfaßt. Die Katalysatormittel 5 sind so ausgebildet, daß sie als Oxidationskatalysator wirken und zumindest oberhalb einer Anspringtemperatur im Abgas, das die Katalysator-Filter-Anordnung 4 durchströmt, kontinuierlich NO in NO₂ umwandeln. Die Partikelfiltermittel 6 sind so ausgebildet, daß sie Partikel, insbesondere Rußpartikel, die im Abgas der Brennkraftmaschine 3 transportiert werden, bei der Durchströmung der Katalysator-Filter-Anordnung 4 aus dem Abgas herausfiltern, wobei sich eine Beladung der Partikelfiltermittel 6 ergeben kann. Die in den Partikelfiltermitteln 6 abgeschiedenen Partikel können unter Umwandlung von NO₂ in NO verbrennen. Beim Verbrennen der Partikel nimmt der Beladungsgrad der Partikelfiltermittel 6 wieder ab.
Bei der speziellen Ausführungsform der Fig. 1 ist die Katalysator-Filter-Anordnung 4 als katalytisches Partikelfilter 7 ausgebildet, das heißt durch ein Partikelfilter 7, dessen Partikelfiltermittel 6 mit den Katalysatormitteln 5 beschichtet sind. Mit anderen Worten, der durch die Katalysatormittel 5 gebildete Katalysator ist in das Partikelfilter 7 integriert.
Die Abgasreinigungsanlage 1 umfaßt des weiteren eine Heizeinrichtung 8, die stromauf der Katalysator-Filter- Anordnung 4 im Abgasstrang 2 angeordnet ist. Die Heizeinrichtung 8 ist entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform als Brenner ausgebildet, der mit einem Brennstoff, vorzugsweise dem Brennstoff der Brennkraftmaschine 3, betreibbar ist, der hier über eine Brennstoffversorgungsleitung 9 von einer Brennstoffpumpe 10 zugeführt wird. Der Brenner 8 besitzt eine Brennkammer 11, die vom Abgas durchströmt und umströmt wird, so daß der Brenner 8 hier als Vollstrombrenner ausgebildet ist. Der Brenner 8 enthält außerdem einen Brennerkopf 12, der mit dem Brennstoff sowie bedarfsabhängig mit Sekundärluft versorgt wird und dessen Zündeinheit über einen Zündgeber 13 betätigbar ist. Die Sekundärluft kann wie hier beispielsweise durch ein Gebläse 14 bereitgestellt werden, das mittels eines Hilfsmotors 15 antreibbar ist. Alternativ kann auch von einem Abgasturbolader auf der Druckseite ein Teilstrom abgezweigt werden.
Die Ausbildung der Heizeinrichtung 8 als mit Brennstoff betreibbarer Brenner ist hierbei von besonderer Bedeutung, denn ein solcher Brenner 8 arbeitet mit einem relativ hohen Wirkungsgrad, so daß die zur Temperaturerhöhung der Abgase erforderliche Energie vergleichsweise gering ist.
Die Abgasreinigungsanlage 1 umfaßt außerdem eine Steuerung 16, die hier in ein Steuergerät 17 der Brennkraftmaschine 3 hardware- und/oder softwaremäßig implementiert ist. Die Steuerung 16 bzw. das Steuergerät 17 ist hierbei verbunden mit dem Zündgeber 13, mit einem ersten Temperatursensor 18 zur Bestimmung der Ansauglufttemperatur, einem Druckmeßgerät 19 zur Bestimmung des Saugrohrdrucks, mit dem Hilfsmotor 15, mit einem Drehzahlgeber 20 zur Bestimmung der Brennkraftmaschinendrehzahl, mit einem in der Brennstoffversorgungsleitung 9 angeordneten Regel-/Taktventil 21, mit einem zweiten Temperatursensor 22 zur Bestimmung der Abgastemperatur am Eingang der Katalysator-Filteranordnung 4, mit einem Fahrpedalgeber 23, mit einem Differenzdruckmeßgerät 24 zur Bestimmung des Druckverlustes zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite der Partikelfiltermittel 6 bzw. der Katalysator- Filter-Anordnung 4 und mit einem dritten Temperatursensor 25 zur Bestimmung der Abgastemperatur am Ausgang der Katalysator-Filter-Anordnung 4.
Erfindungsgemäß ist stromab der Heizeinrichtung 8 bzw. des Brenners 8 und stromauf der Katalysator-Filter-Anordnung 4, also stromauf des Partikelfilters 7 und stromauf des durch die Katalysatormittel 5 gebildeten Katalysators ein Wärmetauscher 26 im Abgasstrang 2 angeordnet. Dieser Wärmetauscher 26 ist über entsprechende Anschlußleitungen 27 in einen Kühlkreis 28 der Brennkraftmaschine 3 eingebunden. Dementsprechend ist auch die Brennkraftmaschine 3 über entsprechende Anschlußleitungen 29 in den Kühlkreis 28 eingebunden. Sofern die Brennkraftmaschine 3 in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, kann der Kühlkreis 28 mit einer hier nicht gezeigten Innenraumheizeinrichtung des Kraftfahrzeugs wärmeübertragend gekoppelt sein. Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Wärmetauscher 26 über die Anschlußleitungen 27 auch direkt an eine Innenraumheizeinrichtung eines Kraftfahrzeugs angeschlossen sein. Im vorliegend Fall handelt es sich beim Wärmetauscher 26 um einen Gas/Flüssigkeit- Wärmetauscher. Ebenso ist es möglich, den Wärmetauscher 26 als Gas/Gas-Wärmetauscher auszubilden, insbesondere dann, wenn dieser nur an die Innenraumheizeinrichtung angeschlossen werden soll.
Zweckmäßigerweise kann der Wärmetauscher 26 in einer durch die Anschlußleitungen 27 gebildeten Abzweigung des Kühlkreises 28 angeordnet sein, die mit einem Ventil 30 aktivierbar und deaktivierbar ist. Dieses Ventil 30 kann wieder durch das Steuergerät 17 betätigbar sein.
Erfindungsgemäß arbeitet die Abgasreinigungsanlage 1 wie folgt:
In bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 3, insbesondere im unteren Lastbereich, kann es dazu kommen, daß die Brennkraftmaschine 3 ihre optimale Betriebstemperatur nicht oder nicht schnell genug erreicht. Bei diesen Betriebszuständen kann außerdem der Fall eintreten, daß der Kühlkreis 28 zu wenig Wärmeenergie enthält, um die Fahrzeuginnenraumheizung ordnungsgemäß betreiben zu können. Sobald die Steuerung 16 einen entsprechenden Wärmebedarf des Kühlkreises 28 bzw. der Innenraumheizeinrichtung feststellt, kann diese eine Wärmeübertragung vom Abgas in den Kühlkreis 28 bzw. zur Innenraumheizeinrichtung veranlassen.
Um den Abgasen Wärme entziehen zu können, wird durch eine entsprechende Schaltbetätigung des Ventils 30 der Kühlmittelstrom im Kühlkreis 28 zur Durchströmung des Wärmetauschers 26 mehr oder weniger umgelenkt, das heißt der Wärmetauscher 26 wird aktiviert. Sofern die Abgase hinreichend Wärme transportieren, kann dadurch die gewünschte Aufwärmung des Kühlkreises 28 erreicht werden. Falls die Abgase jedoch keine hinreichend hohe Temperatur besitzen, kann die Steuerung 16 über das Steuergerät 17 die Heizeinrichtung 8 aktivieren. Durch den Betrieb des Brenners 8 erhöht sich die Abgastemperatur in gewünschter Weise. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung des Wärmetauschers 26 kann somit relativ rasch eine optimale Betriebstemperatur für die Brennkraftmaschine 3 erzielt werden. Außerdem kann relativ rasch hinreichend Wärmeenergie für einen ordnungsgemäßen Betrieb einer Innenraumheizeinrichtung bereitgestellt werden.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine 3 entstehen Abgase, die Partikel, insbesondere Rußpartikel, enthalten. Die Partikelfiltermittel 6 können einen Großteil dieser Partikel aus den Abgasen herausfiltern. Sofern sich die Abgastemperatur oberhalb der Anspringtemperatur befindet, die beispielsweise 250°C betragen kann, wandeln die Katalysatormittel 5 permanent im Abgas enthaltenes NO in NO₂ um. Dieses NO₂ ermöglicht schon bei diesen relativ niedrigen Temperaturen eine Verbrennung der Partikel in den Partikelfiltermitteln 6, wobei NO₂ in NO umgewandelt wird. Solange sich die Abgastemperatur also oberhalb dieser Anspringtemperatur befindet, wird das Partikelfiltermittel 6 permanent regeneriert, ohne daß es zu einer Beladung der Partikelfiltermittel 6 kommt.
Sobald jedoch die Abgastemperaturen unterhalb die Anspringtemperatur sinken, können die Katalysatormittel 5 im wesentlichen kein NO₂ bereitstellen, so daß sich die Partikelfiltermittel 6 allmählich beladen und dementsprechend mehr und mehr mit herausgefilterten Partikeln zusetzen. Mit zunehmender Beladung der Partikelfiltermittel 6 steigt der Durchströmungswiderstand der Partikelfiltermittel 6 und somit der zwischen Eingang und Ausgang der Partikelfiltermittel herrschende Differenzdruck. Ein zu großer Durchströmungswiderstand im Abgasstrang 2 kann die Leistungsfähigkeit und die Funktionsfähigkeit der Brennkraftmaschine 3 beeinträchtigen.
Um dies zu verhindern kann die Steuerung 16 die Heizeinrichtung 8 aktivieren, sobald die Abgastemperatur im Abgasstrang 2 stromauf der Abgasreinigungsanlage 1 kleiner ist als die geforderte Anspringtemperatur. Bei deaktivierter Heizeinrichtung 8 kann diese Abgastemperatur mit dem zweiten Temperatursensor 22 bestimmt werden. Die Heizeinrichtung 8 wird dann so betrieben, daß die der Katalysator-Filter-Anordnung 4 zugeführten Abgase eine Temperatur erreichen, die sich etwa auf dem Niveau der Anspringtemperatur oder geringfügig darüber befindet. Dabei kann der zweite Temperatursensor 22 die Führungsgröße einer Temperaturregelung für die Heizeinrichtung 8 liefern. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die Abgastemperatur stets etwa das Niveau der Anspringtemperatur besitzt, so daß permanent eine NO₂-Produktion und somit eine kontinuierliche Regeneration der Partikelfiltermittel 6 stattfinden kann. Eine Beladung, insbesondere ein Zusetzen, der Partikelfiltermittel 6 wird somit verhindert.
Durch die Positionierung des zweiten Temperatursensors 22 stromab des Wärmetauschers 26 kann für diese temperaturgeführte Regelung der Abgastemperatur gewährleistet werden, daß eine Absenkung der Abgastemperatur bei der Durchströmung des Wärmetauschers 26 durch den Regelkreis von selbst ausgeglichen wird. Es ist klar, daß bei der Dimensionierung der Heizeinrichtung 8 der Extremfall berücksichtigt werden muß, daß gleichzeitig ein Regenerationsbetrieb und ein Wärmeentzug durch den Wärmetauscher 26 stattfinden können.
Bei einer Variante wird zusätzlich zur Abgastemperatur der Beladungszustand der Partikelfiltermittel 6 überwacht. Dieser Beladungszustand korreliert mit der Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang der Partikelfiltermittel 6, so daß die durch das Differenzdruckmeßgerät 24 ermittelte Druckdifferenz zur Ermittlung des Beladungszustands der Partikelfiltermittel 6 herangezogen werden kann. Die Steuerung 16 ist dann so ausgebildet, insbesondere programmiert, daß sie bei Abgastemperaturen unterhalb der Anspringtemperatur die Heizeinrichtung 8 erst dann aktiviert, wenn die Partikelfiltermittel 6 einen kritischen Beladungszustand erreicht haben. Dies wird dadurch erreicht, daß die Steuerung 16 bei erreichen eines vorbestimmten Beladungsgrades der Partikelfiltermittel einen Filterregenerationsbetrieb aktiviert und die Heizeinrichtung 8 erst dann aktiviert, wenn einerseits die Abgastemperatur unterhalb der gewünschten Anspringtemperatur liegt und andererseits der Filterregenerationsbetrieb aktiviert ist. Das heißt, daß erst bei Vorliegen dieser beiden Bedingungen die zuvor beschriebene Temperaturregelung der Heizeinrichtung 8 durchgeführt wird, welche die Abgastemperatur etwa auf das Niveau der Anspringtemperatur einregelt. Demnach wird auch bei diesem Regenerationsverfahren, das den Beladungszustand der Partikelfiltermittel 6 berücksichtigt, eine kontinuierliche Regeneration durchgeführt, die auf einem relativ niedrigen Temperaturniveau stattfindet und daher mit einer geringen Energiezufuhr auskommt.
Bei aktiviertem Filterregenerationsbetrieb wird somit der Zustand geschaffen, der bei der weiter oben beschriebenen ersten Variante des Regenerationsverfahrens vorliegt. Der kontinuierliche Filterregenerationsbetrieb wird erst dann wieder deaktiviert, wenn die Partikelfiltermittel 6 einen vorbestimmten unteren Beladungsgrad aufweisen, wobei der untere Beladungsgrad erheblich kleiner ist als der obere Beladungsgrad.
Sofern bei dieser Variante die Steuerung 16 einen Wärmebedarf für den Kühlkreis 28 bzw. für die Innenraumheizeinrichtung feststellt, ist es zweckmäßig, die Steuerung 16 so auszubilden, daß dieser Wärmebedarf vorrangig vor einem Regenerationsbedarf durch eine entsprechende Aktivierung der Heizeinrichtung 8 befriedigt wird. Des weiteren ist es zweckmäßig, den zur Befriedigung eines Wärmebedarfs initiierten Heizbetrieb der Heizeinrichtung 8 gleich so durchzuführen, daß sich dabei gleichzeitig eine Regeneration des Partikelfilters 7 ergibt, selbst wenn dieser nur teilweise beladen ist.
Bei einer Weiterbildung kann die Steuerung 16 auch so ausgebildet sein, daß sie die Heizeinrichtung 8 auch zur Regeneration des Katalysatormittels 5 betätigen kann. Hierzu kann es erforderlich sein, die Abgase zumindest kurzzeitig auf ein höheres Temperaturniveau, z. B. 350°C, anzuheizen. Insbesondere kann die Steuerung 16 die Heizeinrichtung 8 zur Beseitigung und/oder zur Verhinderung einer Schwefelvergiftung der Katalysatormittel 5 betätigen. Zur Regeneration der Katalysatormittel 5 sind dann besonders hohe Abgastemperaturen, z. B. 750°C, erforderlich.
Üblicherweise wird die Steuerung 16 die Heizeinrichtung 8 im Betrieb der Brennkraftmaschine 3 aktivieren. Ebenso kann es bei einer besonderen Ausführungsform vorgesehen sein, daß die Steuerung 16 die Heizeinrichtung 8 und somit den Regenerationsbetrieb der Partikelfiltermittel 6 auch dann aktiviert, wenn die Brennkraftmaschine 3 stillsteht. Auf diese Weise kann ein begonnenes Regenerationsverfahren auch bei Stillstand der Brennkraftmaschine 3 beendet werden.
In entsprechender Weise kann auch bei Stillstand der Brennkraftmaschine 3 der Wärmetauscher 26 zum Beheizen des Kühlkreises 28 bzw. zur Wärmeversorgung einer Innenraumheizeinrichtung verwendet werden. Das bedeutet, daß die im Abgasstrang 2 angeordnete Heizeinrichtung 8 mit dem nachgeschalteten Wärmetauscher 26 eine motorunabhängige Heizeinrichtung bildet, die als Zuheizer oder Standheizung verwendbar ist. Dies ist insbesondere bei der hier gezeigten Ausführungsform möglich, bei der die Heizeinrichtung 8 durch einen Brenner gebildet ist, der über eine eigene Frischluftversorgung (Gebläse 14) verfügt.
Während bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform das Partikelfilter 7 durch eine entsprechende Betätigung der Heizeinrichtung 8 kontinuierlich regeneriert wird, kann bei einer anderen Ausführungsform die Betätigung einer entsprechend ausgebildeten Heizeinrichtung 8 auch so erfolgen, daß zeitabhängig oder in Abhängigkeit des Beladungsgrades des Partikelfilters 7 eine diskontinuierliche oder zyklische Regeneration durchgeführt wird. Bezugszeichenliste 1 Abgasreinigungsanlage
2 Abgasstrang
3 Brennkraftmaschine
4 Katalysator-Filter-Anordnung
5 Katalysatormittel
6 Partikelfiltermittel
7 katalytisches Partikelfilter
8 Heizeinrichtung
9 Brennstoffversorgungsleitung
10 Brennstoffpumpe
11 Brennkammer
12 Brennereinheit
13 Zündgeber
14 Gebläse
15 Hilfsmotor
16 Steuerung
17 Steuergerät
18 erster Temperatursensor
19 Druckmeßgerät
20 Drehzahlgeber
21 Regel-/Taktventil
22 zweiter Temperatursensor
23 Fahrpedalgeber
24 Differenzdruckmeßgerät
25 dritter Temperatursensor
26 Wärmetauscher
27 Anschlußleitung
28 Kühlkreis
29 Anschlußleitung
30 Ventil

Claims

1. Abgasreinigungsanlage für eine Brennkraftmaschine (3), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Partikelfilter (7), das Partikel aus dem Abgas herausfiltert, und mit einer Heizeinrichtung (8), die stromauf des Partikelfilters (7) angeordnet ist und zum Aufheizen der in das Partikelfilter (7) eintretenden Abgase dient, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Heizeinrichtung (8) und Partikelfilter (7) ein Wärmetauscher (26) angeordnet ist, der außerdem an einen Kühlkreis (28) der Brennkraftmaschine (3) oder an eine Innenraumheizeinrichtung des mit der Brennkraftmaschine (3) ausgestatteten Kraftfahrzeugs angeschlossen ist.

2. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung (16) vorgesehen ist, welche die Heizeinrichtung (8) zumindest dann aktiviert, wenn und solange der Kühlkreis (28) der Brennkraftmaschine (3) und/oder die Innenraumheizeinrichtung des Kraftfahrzeugs einen Wärmebedarf aufweist.

3. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (26) als Gas/Gas-Wärmetauscher oder als Gas/Flüssigkeit-Wärmetauscher ausgebildet ist.

4. Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung (16) zur Betätigung der Heizeinrichtung (8) vorgesehen ist, die eine temperaturgeführte Regelung der Heizeinrichtung (8) ermöglicht, wobei ein die Führungsgröße liefernder Temperatursensor (22) stromab des Wärmetauschers (26) angeordnet ist.

5. Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung (16) zur Betätigung der Heizeinrichtung (8) vorgesehen ist, mit der die Heizeinrichtung (8) zur Durchführung einer zyklischen oder diskontinuierlichen Regeneration des Partikelfilters (7) betätigbar ist.

6. Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Katalysator (5) vorgesehen ist, der zumindest ab einer Anspringtemperatur kontinuierlich NO in NO₂ umwandelt,
wobei der Katalysator (5) stromab des Wärmetauschers (26) angeordnet ist,
wobei der Katalysator (5) stromauf des Partikelfilters (7) angeordnet oder in das Partikelfilter (7) integriert ist,
wobei das Partikelfilter (7) Partikelfiltermittel (6) aufweist, die so ausgebildet sind, daß die darin gespeicherten Partikel unter Umwandlung von NO₂ in NO verbrennen,
wobei eine Steuerung (16) zur Betätigung der Heizeinrichtung (8) vorgesehen ist, welche die Heizeinrichtung (8) zur Durchführung einer kontinuierlichen Regeneration des Partikelfilters (7) so betätigt, daß die Abgastemperatur zumindest die Anspringtemperatur erreicht.

7. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (16) die Heizeinrichtung (8) aktiviert, wenn die Abgastemperatur der in die Katalysator-Filter- Anordnung (4) eintretenden Abgase kleiner ist als die Anspringtemperatur und wenn ein Filterregenerationsbetrieb aktiviert ist, wobei der Filterregenerationsbetrieb aktiviert wird, wenn die Partikelfiltermittel (6) einen vorbestimmten oberen Beladungsgrad aufweisen, und deaktiviert wird, wenn die Partikelfiltermittel (6) einen vorbestimmten unteren Beladungsgrad aufweisen.

8. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Beladungsgrad aus einem Wert ermittelt wird, der mit einem Druckabfall zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite der Partikelfiltermittel (6) korreliert.

9. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (16) die Heizeinrichtung (8) zum Einregeln einer Abgastemperatur ansteuert, die etwa so groß ist wie oder geringfügig größer ist als die Anspringtemperatur.

10. Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (16) die Heizeinrichtung (8) zur Beseitigung und/oder zur Verhinderung einer Schwefelvergiftung der Katalysatormittel (5) betätigt.

11. Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (16) die Heizeinrichtung (8) beim Betrieb der Brennkraftmaschine (3) und/oder bei Stillstand der Brennkraftmaschine (3) aktiviert.

12. Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (8) einen Brenner aufweist, der mit einem Brennstoff betreibbar ist und dessen Brennkammer (11) vom Abgas durchströmt ist.