-
Stand der Technik
-
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben eines im Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
-
Aus der
DE 103 33 441 A1 ist eine Vorgehensweise zum Betreiben eines im Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters bekannt geworden, bei der als Maß für die Partikel-Abbrandgeschwindigkeit während der Partikelfilter-Regeneration ein von einem Lambdasensor bereitgestelltes Lambdasignal herangezogen wird. Das ermittelte Maß wird zur Kontrolle der Partikel-Abbrandtemperatur eingesetzt mit dem Ziel, eine Überhitzung des Partikelfilters zu verhindern. Vorgegeben wird ein Sollwert für das Lambdasignal oder für eine Änderung des Lambdasignals. Bei einer festgestellten Abweichung zwischen Soll- und Istwert erfolgt ein Eingriff beispielsweise in die Stellung einer Drosselklappe, in den Ladedruck eines Abgas-Turboladers oder in die Festlegung eine Abgasrückführrate. Gemäß einer Ausgestaltung ist ein am Abgaskanal angeordnetes Stellelement vorgesehen, über das eine Zuführung von Kraftstoff oder von Oxidationsmittel zum Abgasstrom erfolgt.
-
Aus der
DE 44 04 681 C1 ist eine Vorgehensweise zur Verminderung von Schadstoffen in Abgasen einer Brennkraftmaschine, insbesondere von Stickoxiden, bekannt geworden, die eine weitgehende Entfernung des Stickstoffanteils der Brennkraftmaschinen-Ansaugluft vorsieht. Die angesaugte Luft gelangt in einer Luftzerlegungsvorrichtung, die an einem Ausgangskanal mit Stickstoff angereicherte und an einem anderen Ausgangskanal mit Sauerstoff angereicherte Luft zur Verfügung stellt. Die Luftzerlegungsvorrichtung enthält eine Membran, die bevorzugt nur für Sauerstoffmoleküle durchgängig ist. Durch die Sauerstoffanreicherung der Brennkraftmaschinen-Ansaugluft wird die Abgastemperatur erhöht. Eine im Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordnete Abgasbehandlungsvorrichtung, beispielsweise ein Katalysator, erreicht nach einem Kaltstart in kürzerer Zeit die erforderliche Mindest-Betriebstemperatur. Gleichzeitig verbessert sich die Kraftstoffumsetzung in der Brennkraftmaschine, sodass die Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoff-Rohemissionen vermindert werden.
-
Die aus der
DE 197 10 842 A1 bekannt gewordene Vorgehensweise zur Verminderung von Schadstoffen in Brennkraftmaschinen-Abgasen, insbesondere von Stickoxiden, sieht ebenfalls die Bereitstellung einer mit Sauerstoff angereicherten Brennkraftmaschinen-Ansaugluft vor. Der Schwerpunkt liegt auf dem raschen Erreichen der Mindest-Betriebstemperatur eines Katalysators, die mit einem betriebspunktabhängigen Zumischen von Sauerstoff zur Ansaugluft erreicht wird. Die Luftzerlegungsvorrichtung ist in einem Bypass-Kanal des Brennkraftmaschinen-Ansaugkanals angeordnet.
-
Eine weitere Möglichkeit, die Mindest-Betriebstemperatur eines Katalysators möglichst rasch zu erreichen, ist in der
DE 4141 946 A1 beschrieben, die eine Zuführung von Sekundärluft in den Abgasbereich der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorsieht. Der Sauerstoffanteil der Sekundärluft kann die im Abgas enthaltenen oxidierbaren Bestandteile, wie beispielsweise Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe oder Wasserstoff oxidieren. Die exotherme Oxidationsreaktion kann bei entsprechenden Bedingungen, insbesondere bei vorhandenem Wasserstoff H2, bereits im Abgaskrümmer stattfinden. Gegebenenfalls findet die Oxidationsreaktion in einem Oxidationskatalysator statt. Das nach dem Verbrennungsvorgang in der Brennkraftmaschine zusätzlich erwärmte Abgas beheizt eine im Abgasbereich angeordnete Abgasbehandlungsvorrichtung, beispielsweise ein Katalysator oder ein Partikelfilter, mittelbar über die erhöhte Abgastemperatur. Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die Abgasbehandlungsvorrichtung eine katalytische Beschichtung enthält, sodass die Oxidationsreaktion unmittelbar in der zu beheizenden Abgasbehandlungsvorrichtung auftritt.
-
Die aus der
DE 197 10 841 A1 bekannt gewordene Vorgehensweise sieht eine Verminderung von Abgas-Schadstoffen mit einem Katalysator vor, die auf einer solchen Sekundärluftzuführung in den Abgasbereich einer Brennkraftmaschine beruht. Die Sekundärluft wird mit Sauerstoff angereichert, der von einer Luftzerlegungsvorrichtung bereitgestellt wird, die eine für Sauerstoffmoleküle durchlässige Membran beispielsweise aus Keramik enthält.
-
Die Offenlegungsschrift
DE 199 43 131 A1 beschreibt, ein Verfahren zum Anreichern der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Frischluft mit Sauerstoff. Eine Luftzerlegungs-Vorrichtung spaltet die Umgebungsluft in Stickstoff und Sauerstoff auf. Die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luft wird in bestimmten Betriebszuständen mit Sauerstoff angereichert mit dem Ziel, die Partikel-Rohemissionen der Brennkraftmaschine zu senken.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines im Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die ein rasches Erreichen einer Zündtemperatur der im Partikelfilter eingelagerten Partikel ermöglichen sowie insbesondere eine unzulässig hohe Partikel-Abbrandgeschwindigkeit bzw. eine unzulässig hohe Partikelfiltertemperatur während der Regeneration verhindern sollen.
-
Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst.
-
Vorteile der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Verfahren geht von einer Erfassung eines Maßes für die Partikel-Abbrandgeschwindigkeit während der Regeneration zur Beeinflussung und/oder Überwachung der Partikel-Abbrandgeschwindigkeit oder zur Beeinflussung und/oder Überwachung der Partikelfiltertemperatur aus. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Brennkraftmaschinen-Ansaugluftstrom mit einem Sauerstoffstrom angereichert wird und dass der Sauerstoffstrom in Abhängigkeit vom erfassten Maß für die Partikel-Abbrandgeschwindigkeit beeinflusst wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine gezielte Beeinflussung und/oder Überwachung der Partikel-Abbrandgeschwindigkeit im Partikelfilter oder Beeinflussung und/oder Überwachung der Partikelfiltertemperatur durch eine Beeinflussung des dem Brennkraftmaschinen-Ansaugluftstrom zugemischten Sauerstoffstroms. Gegenüber einer Beeinflussung des Sauerstoffgehalts des Brennkraftmaschinen-Abgasstroms mit einem Kraftstoff-Einspritzsignal und/oder einem Drosselklappensignal ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine erweiterte Einflussnahme auf den Sauerstoffgehalt.
-
Ein Vorteil ergibt sich dadurch, dass die Zumischung des Sauerstoffstroms aufgrund des Verbrennungsvorgangs in der Brennkraftmaschine zu keinem Absinken der Abgastemperatur führt, die insbesondere zum Einleiten der Regeneration eine Mindesttemperatur aufweisen muss. Weiterhin kann mit der Zumischung des Sauerstoffstroms das Arbeitsgeräusch der Brennkraftmaschine positiv beeinflusst werden.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass als Maß für die Partikel-Abbrandgeschwindigkeit das von einem Lambdasensor bereitgestellte Lambdasignal herangezogen wird, das ein Maß für den Restsauerstoffgehalt des Abgases ist. Insbesondere ein Breitband-Lambdasensor ermöglicht die Bereitstellung eines Lambdasignals bei einem hohen Sauerstoffüberschuss im Abgas, bezogen auf die Verhältnisse bei einer stöchiometrischen Verbrennung.
-
Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass als Maß für die Partikel-Abbrandgeschwindigkeit wenigstens ein Maß für die Partikelfiltertemperatur herangezogen wird. Die Partikelfiltertemperatur kann anhand eines Modells wenigstens näherungsweise ermittelt werden. In einer Ausgestaltung ist ein Temperatursensor vorgesehen, der beispielsweise stromabwärts nach dem Partikelfilter angeordnet ist. Eine Ausgestaltung seht eine Korrektur des erfassten Maßes für die Partikelfiltertemperatur in Abhängigkeit von dem im Partikelfilter auftretenden Partikelfilter-Abgasstrom vor.
-
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass zur Begrenzung der Partikel-Abbrandgeschwindigkeit oder der Partikelfiltertemperatur und/oder einer Temperaturänderung des Partikelfilters der Brennkraftmaschinen-Abgasstrom mit einem Stickstoffstrom angereichert wird. Mit dieser Maßnahme wird im Niedriglastbereich, beispielsweise im Leerlauf, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine ein Schutz des Partikelfilters gegenüber einer zu hohen Partikel-Abbrandgeschwindigkeit bzw. einer unzulässig hohen Partikelfiltertemperatur sichergestellt.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens betrifft zunächst ein Steuergerät, das zur Durchführung des Verfahrens hergerichtet ist. Das Steuergerät enthält vorzugsweise wenigstens einen elektrischen Speicher, in dem die Verfahrensschritte als Computerprogramm abgelegt sind.
-
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass zur Bereitstellung des Sauerstoff- und des Stickstoffstroms eine Luftzerlegungsvorrichtung vorgesehen ist. Die Luftzerlegungsvorrichtung ist in der Lage, aus einem Luftzuführungsstrom sowohl den Sauerstoffstrom als auch den Stickstoffstrom zu gewinnen und an unterschiedlichen Ausgangskanälen zur Verfügung zu stellen. Der in einem Luftzuführungskanal geführte Luftzuführungsstrom der Luftzerlegungsvorrichtung ist vorzugsweise im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine stromabwärts nach einem Kompressor eines Abgasturboladers angeordnet. Mit dieser Maßnahme wird der gegebenenfalls erforderliche Differenzdruck der Luftzerlegungsvorrichtung ohne zusätzliche Maßnahmen bereitgestellt. Ein in einem Ausgangskanal der Luftzerlegungsvorrichtung angeordnetes Wegeventil ermöglicht in Abhängigkeit von einem Steuersignal des Steuergeräts wahlweise die Zumischung des Stickstoffstroms zum Brennkraftmaschinen-Abgasstrom, um einer zu hohen Partikel-Abbrandgeschwindigkeit bzw. einer unzulässig hohen Partikelfiltertemperatur entgegenzuwirken.
-
Eine Ausgestaltung sieht die Anordnung eines Temperatursensors stromabwärts nach dem Partikelfilter zur Erfassung des Maßes für die Partikelfiltertemperatur vor. Die Anordnung stromabwärts nach dem Partikelfilter ermöglicht eine einfache Montage des Temperatursensors ohne einen Eingriff in den Partikelfilter.
-
Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass stromaufwärts vor dem Partikelfilter ein Abgas-Drucksensor angeordnet ist. Das Abgas-Drucksignal kann als Ausgangspunkt für die Ermittlung des am Partikelfilter auftretenden Differenzdrucks herangezogen werden, der ein Maß für den Beladungszustand des Partikelfilters ist.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
-
Zeichnung
-
1 zeigt ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft, und 2 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaugkanal 11 eine Drosselklappe 12, ein Kompressor 13, ein Ventil 14 sowie ein Ladeluft-Drucksensor 15 angeordnet sind. Stromaufwärts vor dem Ventil 14 zweigt ein Luftzuführungskanal 16 zu einer Luftzerlegungsvorrichtung 17 ab. Stromabwärts nach dem Ventil 14 mündet ein erster Ausgangskanal 18 der Luftzerlegungsvorrichtung 17 in den Ansaugkanal 11. Im Luftzuführungskanal 16 ist eine erste Pumpe 19 und im ersten Ausgangskanal 18 eine zweite Pumpe 20 angeordnet.
-
Ein zweiter Ausgangskanal 25 der Luftzerlegungsvorrichtung 17 führt zu einem Wegeventil 26, das einen Ausgang 27 in die Umgebung und einen Verbindungskanal 28 in den Abgasbereich 29 der Brennkraftmaschine 10 aufweist.
-
Im Abgasbereich 29 sind eine Turbine 30, ein Lambdasensor 31, ein erster Temperatursensor 32, ein Abgas-Drucksensor 33, ein Partikelfilter 34 und ein zweiter Temperatursensor 35 angeordnet.
-
Im Ansaugkanal 11 strömt ein Ansaugluftstrom mAL, im Luftzuführungskanal 16 ein Luftzuführungsstrom mLZ, im ersten Ausgangskanal 18 ein Sauerstoffstrom mO2, im zweiten Ausgangskanal 25 ein Stickstoffstrom mN2, im Abgasbereich 29 ein Abgasstrom mEG und im Partikelfilter 34 ein Partikelfilter-Abgasstrom mPF.
-
Ein Steuergerät 40 gibt an die Drosselklappe 12 ein Drosselklappensignal dr, an die erste Pumpe 19 ein erstes Pumpen-Ansteuersignal 41, an das Ventil 14 ein Ventil-Ansteuersignal 42, an die zweite Pumpe 20 ein zweites Pumpen-Ansteuersignal 43 und an das Wegeventil 26 ein Wegeventil-Ansteuersignal 44 ab.
-
Der Ladeluft-Drucksensor 15 stellt der Steuerung 40 ein Ladeluft-Drucksignal pLL, der Lambdasensor 31 ein Lambdasignal lam, der erste Temperatursensor 32 ein erstes Temperatursignal TvPF, der Abgas-Drucksensor 33 ein Abgas-Drucksignal pvPF und der zweite Temperatursensor 35 ein zweites Temperatursignal TnPF zur Verfügung.
-
2 zeigt ein Flussdiagramm, das gemäß einem ersten Funktionsblock 50 mit einer Partikelfilter-Regenerationsanforderung beginnt. In einer ersten Abfrage 51 wird überprüft, ob die Partikelfiltertemperatur TPF eine Mindesttemperatur Tmin übersteigt. Wenn dies nicht der Fall ist, erfolgt gemäß einem zweiten Funktionsblock 52 eine Beheizung des Partikelfilters 34. Falls dies der Fall ist, erfolgt gemäß einem dritten Funktionsblock 53 mit dem Drosselklappensignal dr und/oder mit dem Sauerstoffstrom mO2 eine Steuerung oder Regelung auf einen vorgegebenen Lambda-Sollwert lam-Soll oder Partikelfiltertemperatur-Sollwert TPF-Soll.
-
In einer zweiten Abfrage 54 wird ermittelt, ob die Partikelfilter-Regeneration abgeschlossen ist. Falls dies der Fall ist, ist das Verfahren beendet. Falls dies nicht der Fall ist, wird in einer dritten Abfrage 55 festgestellt, ob die Partikelfiltertemperatur TPF eine Maximaltemperatur Tmax und/oder eine Temperaturänderung dTPF ein Temperaturänderungs-Maximum dTmax überschreitet. Falls dies der Fall ist, wird der Stickstoffstrom mO2 bereitgestellt.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet folgendermaßen: Das im Abgasbereich 29 angeordnete Partikelfilter 34 lagert die während des Betriebs der Brennkraftmaschine 10 gegebenenfalls entstehenden Partikel ein. Nach Erreichen eines vorgegebenen Beladungszustands muss eine Regeneration des Partikelfilters 34 eingeleitet werden. Der Beladungszustand kann beispielsweise anhand des am Partikelfilter 34 auftretenden Differenzdrucks ermittelt werden. Gegebenenfalls kann der Partikelfilter-Abgasstrom mPF zur Beurteilung des Beladungszustands mit herangezogen werden. Der am Partikelfilter 34 auftretende Differenzdruck kann anhand des vom Abgas-Drucksensor 33 bereitgestellten Abgas-Drucksignals pvPF, das den Abgasdruck stromaufwärts vor dem Partikelfilter 34 widerspiegelt, in Verbindung mit einem Druckmodell des nach dem Partikelfilter 34 vorhandenen Abgassystems näherungsweise ermittelt werden.
-
Nach dem Auftreten der Partikelfilter-Regenerationsanforderung im ersten Funktionsblock 50 erfolgt in der ersten Abfrage 51 eine Überprüfung, ob die Partikelfiltertemperatur TPF wenigstens der Mindesttemperatur Tmin entspricht. Die Mindesttemperatur Tmin gibt die Temperaturgrenze an, die überschritten werden muss, damit eine Oxidationsreaktion der im Partikelfilter 34 eingelagerten Partikel mit Sauerstoffselbstständig abläuft. Die Mindesttemperatur Tmin beträgt beispielsweise 550°C. Durch Einsatz eines Kraftstoff-Additives kann die Mindesttemperatur Tmin auf beispielsweise 450°C abgesenkt werden.
-
Sofern dies nicht der Fall ist, erfolgt gemäß dem zweiten Funktionsblock 52 eine Beheizung des Partikelfilters 34. Die Beheizung kann indirekt durch eine erhöhte Abgastemperatur erfolgen. Die erhöhte Abgastemperatur kann durch eine exotherme Reaktion von im Abgasstrom mEG enthaltenen oxidierbaren Kraftstoffbestandteilen mit dem im Abgasstrom mEG enthaltenen Restsauerstoff erzielt werden. Die Kraftstoffbestandteile können beispielsweise durch wenigstens eine, dem Verbrennungsvorgang in der Brennkraftmaschine 10 nachgelagerten Kraftstoffeinspritzung in den Abgasbereich 29 eingebracht werden. Eine andere Möglichkeit sieht eine unmittelbare Einbringung von oxidierbaren Bestandteilen in den Abgasbereich 29 vor.
-
Die Oxidationsreaktion kann in einem nicht näher gezeigten Oxidationskatalysator oder unmittelbar im Partikelfilter 34 stattfinden, sofern eine entsprechende katalytische Beschichtung im Partikelfilter 34 vorgesehen ist. Der erste Temperatursensor 32 stellt mit dem ersten Temperatursignal TvPF ein Maß für die Abgastemperatur stromaufwärts vor dem Partikelfilter 34 bereit, sodass eine unnötige Erhöhung der Abgastemperatur vermieden werden kann.
-
Sofern in der ersten Abfrage 51 festgestellt wird, dass die zum Starten der Regeneration erforderliche Mindesttemperatur Tmin erreicht ist, erfolgt gemäß dem dritten Funktionsblock 53 die Regeneration des Partikelfilters 34. Zum Aufrechterhalten der Regeneration kann beispielsweise das vom Lambdasensor 31 bereitgestellte Lambdasignal lam als wenigstens ein Maß für die Partikel-Abbrandgeschwindigkeit herangezogen werden. Ein anderes Maß für die Partikel-Abbrandgeschwindigkeit ist die Partikelfiltertemperatur TPF, die gemäß einer Ausgestaltung indirekt über die stromabwärts nach dem Partikelfilter 34 auftretende Abgastemperatur erfasst wird, die der zweite Temperatursensor 35 mit dem zweiten Temperatursignal TnPF bereitstellt.
-
Die Partikelfiltertemperatur TPF hängt weiterhin vom Partikelfilter-Abgasstrom mPF ab, da beispielsweise bei konstanter Sauerstoff-Konzentration und konstanter Partikelfiltertemperatur TPF mit erhöhtem Abgasstrom mPF die Sauerstoff-Zufuhr erhöht und somit der Abbrand beschleunigt wird. Der Partikelfilter-Abgasstrom mPF wird aus dem Abgasstrom mEG erhalten, der beispielsweise aus einem nicht näher gezeigten Luftsignal, das den Ansaugluftstrom mAL widerspiegelt, gegebenenfalls unter Hinzuziehung eines nicht näher gezeigten Kraftstoff-Einspritzsignals, ermittelt werden kann.
-
Die Beeinflussung der Partikel-Abbrandgeschwindigkeit bzw. die Beeinflussung der Partikelfiltertemperatur TPF kann beispielsweise durch eine Steuerung oder vorzugsweise eine Regelung auf den vorgegebenen Lambda-Sollwert lam-Soll oder auf den vorgegebenen Partikelfiltertemperatur-Sollwert TPF-Soll erfolgen.
-
Die Beeinflussung erfolgt beispielsweise durch einen gezielten Eingriff in die Steuerung der Brennkraftmaschine 10, mit welchem der Sauerstoffgehalt des Abgasstroms mEG verändert wird. Eine Maßnahme ist beispielsweise die Veränderung der Stellung der Drosselklappe 12 mit dem Drosselklappensignal dr. Die Drosselklappe 12 ermöglicht sowohl die Beeinflussung des Sauerstoffgehalts im Abgasstrom mEG als auch die Beeinflussung des gesamten Abgasstroms mEG, mit der die Abgastemperatur verändert werden kann.
-
Die Drosselklappe 12 kann vor oder nach dem in 1 gezeigten Kompressor 13 angeordnet werden. Der Kompressor 13 bildet zusammen mit der Turbine 30 einen Abgasturbolader, wobei die Turbine 30 über die in 1 angedeutete Kopplung mit dem Kompressor 13 verbunden ist.
-
Eine weitere Beeinflussungsmöglichkeit des Sauerstoffgehalts im Abgasstrom mEG bietet eine Änderung des vom Ladeluft-Drucksensor 15 erfassten Ladedrucks, der vom Kompressor 13 bereitgestellt wird. Der Ladedruck kann beispielsweise mit einer nicht näher gezeigten Verstellmöglichkeit von Turbinenschaufeln der Turbine 30 eingestellt werden.
-
Erfindungsgemäß ist die Beeinflussung der Partikel-Abbrandgeschwindigkeit oder der Partikelfiltertemperatur TPF durch eine Festlegung des Sauerstoffstroms mO2 vorgesehen. Der Sauerstoffstrom mO2 wird von der Luftzerlegungsvorrichtung 17 am ersten Ausgangskanal 18 bereitgestellt. Die im eingangs genannten Stand der Technik beschriebene Luftzerlegungsvorrichtung 17 enthält beispielsweise eine für Sauerstoffmoleküle durchlässige Membran, die eine Aufteilung des Luftzuführungsstroms mLZ in den Sauerstoffstrom mO2 und den am zweiten Ausgangskanal 25 auftretenden Stickstoffstrom mN2 ermöglicht.
-
Die im Stand der Technik beschriebene Luftzerlegungsvorrichtung 17 benötigt eine Druckdifferenz zur Durchführung der Trennungsaufgabe. Gegebenenfalls ist im Luftzuführungskanal 16 zur Luftzerlegungsvorrichtung 17 die erste Pumpe 19 angeordnet, welche die Steuerung 40 mit dem ersten Pumpen-Ansteuerungssignal 41 schaltet. Alternativ oder zusätzlich kann die im Ausgangskanal 18 angeordnete zweite Pumpe 43 vorgesehen sein, welche die Steuerung 40 mit dem zweiten Pumpen-Ansteuerungssignal 43 schaltet. Die Abzweigung des Luftzuführungskanals 16 stromabwärts nach dem Kompressor 13 weist den Vorteil auf, dass die Luft aufgrund des Kompressors 13 bereits einen erhöhten Druck aufweist, sodass die erste und/oder zweite Pumpe 19, 20 entfallen kann.
-
Das im Ansaugkanal 11 angeordnete Ventil 14 hat die Aufgabe, ein Kurzschließen des Luftzuführungskanals 16 und des zweiten Ausgangskanals 18 durch den Ansaugkanal 11 in Abhängigkeit von der Aufteilung der Luftströmungen zu verhindern. Das Ventil 14 kann beispielsweise als ein Wegeventil zwischen dem Ansaugkanal 11 und dem Luftzuführungskanal 16 realisiert sein. Sofern wenigstens die erste oder die zweite Pumpe 19, 20 vorgesehen sind, kann das Ventil 14 gegebenenfalls entfallen.
-
Die Sauerstoffanreicherung der von der Brennkraftmaschine 10 angesaugten Luft durch den Sauerstoffstrom mO2 ermöglicht die Vorgabe einer größeren Variation des Sauerstoffgehalts im Abgasstrom mEG. Der zusätzliche Sauerstoffanteil erhöht die Brenngeschwindigkeit während des Kraftstoff-Verbrennungsvorgangs in der Brennkraftmaschine 10 und vermindert die Zünd-Verzugszeit. Dadurch wird das Arbeitsgeräusch der Brennkraftmaschine 10 leiser. Durch die erweiterte Beeinflussungsmöglichkeit des Sauerstoffgehalts im Abgasstrom mEG mit dem der Brennkraftmaschine 10 zusätzlich zugeführten Sauerstoffstrom mO2 wird eine Absenkung der Abgastemperatur während der Regeneration des Partikelfilters 34, wie sie beispielsweise bei einer Einbringung von Sekundärluft in den Abgasbereich 29 auftritt, vermieden.
-
In der zweiten Abfrage 54 wird festgestellt, ob die Partikelfilter-Regeneration abgeschlossen ist. Falls dies der Fall ist, wird das Verfahren ohne weitere Eingriffe beendet. Falls dies nicht der Fall ist, wird in der dritten Abfrage 55 festgestellt, ob die Partikelfiltertemperatur TPF die Maximaltemperatur Tmax überschreitet oder zumindest zu überschreiten droht.
-
Zusätzlich oder alternativ kann abgefragt werden, ob die Temperaturänderung dTPF des Partikelfilters 34 das vorgegebene Temperaturänderungs-Maximum dTmax überschreitet oder zumindest zu überschreiten droht. Bei der Temperaturänderung dTPF kann es sich beispielsweise um den zeitlichen Temperaturgradienten oder zumindest um einen Differenzial-Quotienten der Partikelfiltertemperatur TPF handeln. Weiterhin kann alternativ festgestellt werden, ob das Lambdasignal lam einen unzulässig hohen Wert aufweist. Diese Situation kann im Niedriglastbereich, beispielsweise im Leerlaufbetrieb, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine 10 auftreten, in welchem die Sauerstoffkonzentration im Abgasstrom mEG bis beispielsweise 16% ansteigen kann.
-
Bei der Heranziehung der Partikelfiltertemperatur TPF als Maß für die Partikel-Abbrandgeschwindigkeit wird vorzugsweise der Partikelfilter-Abgasstrom mPF als Korrekturgröße herangezogen, der eine kühlende Wirkung auf das Partikelfilter 34 hat. Falls kein Gefährdungszustand vorliegt, kann zum dritten Funktionsblock 53 zurückgesprungen und mit der Regeneration fortgefahren werden. Falls ein Gefährdungszustand vorliegt oder zumindest zu erwarten ist, wird gemäß dem vierten Funktionsblock 56 als Gegenmaßnahme die Einleitung des Stickstoffstroms mN2 in den Abgasbereich 29 vorgesehen.
-
Der Stickstoffstrom mN2 wird von der Luftzerlegungsvorrichtung am zweiten Ausgangskanal 25 bereitgestellt. Das von der Steuerung 40 bereitgestellte Wegeventil-Steuersignal 44 steuert das Wegeventil 26 während der normalen Regeneration des Partikelfilters 34 derart an, dass das Wegeventil 26 den zweiten Ausgangskanal 25 mit dem Ausgang 27 verbindet, der den Stickstoffstrom mN2 in die Umgebung weiterleitet. Wenn eine Gefährdungssituation auftritt, schaltet das Steuergerät 40 das Wegeventil 26 mit dem Wegeventil-Steuersignal 44 derart, dass der zweite Ansaugkanal 25 mit dem Verbindungskanal 28 verbunden wird, sodass der Stickstoffstrom mN2 dem Abgasstrom mEG zugemischt werden kann. Je nach Beimengung des inerten Stickstoffstroms mN2 kann die Sauerstoff-Konzentration so weit abgesenkt werden, dass die im Partikelfilter 34 ablaufenden Oxidationsreaktionen wesentlich verlangsamt werden können.
