DE102004057434A1 - Oxidationskatalysator und Partikelfilter - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage mit einem Partikelfilter 4 zur Abtrennung von Ruß aus dem Abgas einer selbstzündenden Brennkraftmaschine und mit einem dem Partikelfilter 4 vorgeschalteten Oxidationskatalysator 3 zur Entfernung des in dem Partikelfilter 4 gesammelten Rußes.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage und eine entsprechende Vorrichtung angegeben, mit denen die Gesamtemissionen einer Brennkraftmaschine vermindert werden. Dies wird dadurch erreicht, dass in dem Oxidationskatalysator 3 eine Oxidation von CO und HC zu H2O und CO2 zum Zweck der Abgastemperaturerhöhung und demzufolge des Abbrennens des in dem Partikelfilter 4 angesammelten Rußes erfolgt und dass die Oxidationsrate des Oxidationskatalysators 3 variierbar und/oder der Oxidationskatalysator 3 aus dem Abgasstrang ausblendbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage mit einem in einem Abgasstrang eingeschalteten Partikelfilter zur Abtrennung von Ruß aus dem Abgas einer selbstzündenden Brennkraftmaschine und mit einem dem Partikelfilter vorgeschalteten Oxidationskatalysator zur Entfernung des in dem Partikelfilter gesammelten Rußes.
  • Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 199 52 830 A1 bekannt. Gemäß diesem Dokument wird der Oxidationskatalysator zur Umsetzung von Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid zu Wasser und Kohlendioxid verwendet, während für die Abtrennung des Rußes aus dem Abgasstrom ein dem Oxidationskatalysator nachgeschalteter Partikelfilter zum Einsatz kommt. Mit der in dem Oxidationskatalysator stattfindenden Umsetzung wird eine Temperaturerhöhung des Abgases erreicht. Diese Temperatur wird durch eine Nacheinspritzung von Kraftstoff weiter erhöht. Speziell wird ein Verfahren zur Steuerung der Nacheinspritzung in Abhängigkeit des Oxidationskatalysators und dem Beladungszustand des Partikelfilters angegeben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage und eine entsprechende Vorrichtung anzugeben, mit denen die Gesamtemissionen einer Brennkraftmaschine vermindert werden.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Oxidationsrate des Oxidationskatalysators variierbar und/oder der Oxidationskatalysator aus dem Abgasstrang ausblendbar ist. Die Funktion des Oxidationskatalysators ist es also, durch die Oxidation von Kohlenwasserstoffen die Abgastemperatur zu erhöhen (Exothermiekat). Damit wird ein Beitrag zur benötigten Abgastemperatur für die periodische Regeneration des Partikelfilters mit im Abgas enthaltenen O2 geliefert. Da die erhöhte Temperatur nur während der Phase der Regeneration in Abgasstrang herrschen soll, wird der Oxidationskatalysator aus dem Abgasstrang ausgeblendet und wieder eingeblendet. Dies erfolgt kontinuierlich regelbar. Die Oxidationsrate ist also zwischen keiner Oxidation und maximaler Oxidation variierbar oder der Oxidationskatalysator ist beispielsweise über eine Bypassleitung gesteuert umgehbar. Die variable Aktivität des Oxidationskatalysators wird eingesetzt, um außerhalb der Regenerationsphasen des Partikelfilters die Aktivität des Oxidationskatalysators zu dämpfen. Dadurch werden unerwünschte Nebenreaktionen, wie beispielsweise die von NO zu NO2 und von SO3 zu SO4 vermieden beziehungsweise reduziert.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Abgastemperatur durch ein gesteuertes Betreiben eines dem Oxidationskatalysator vorgeschalteten Zündbrenners variierbar, insbesondere erhöhbar. Mit dem Einsatz des Zündbrenners kann insbesondere in Betriebszuständen, in denen die zuvor geschilderten Maßnahmen der Temperaturerhöhung (beispielsweise bei unterer Teillast) nicht ausreichen, die Abgastemperatur zusätzlich erhöht werden. Der Zündbrenner wird aber immer nur bei maximal wirksamen Oxidationskatalysator eingesetzt.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der einzigen Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel näher beschrieben ist.
  • Das von einer Brennkraftmaschine 1 emittierte Abgas wird über eine Abgasleitung 2a einem Oxidationskatalysator 3 zugeführt, durchströmt diesen und wird über weiterführende Abgasleitungen 2b, 2c einem Partikelfilter 4 zugeführt. Dieser Partikelfilter 4 ist als diskontinuierlich regenerierender Partikelfilter 4 ausgebildet, das heißt, die aus dem Abgas ausgefilterten (Ruß-) Partikel werden diskontinuierlich abgebrannt. Dieser Abbrennvorgang erfolgt im Partikelfilter 4 durch eine Erhöhung der Abgastemperatur auf ca. 600°C.
  • Diese Erhöhung der Abgastemperatur wird dadurch erreicht, dass in dem Oxidationskatalysator eine Oxidation von Oxidation von CO und HC zu H2O und CO2 erfolgt. Die Oxidationsrate des Oxidationskatalysators ist variierbar und/oder der Oxidationskatalysator aus dem Abgasstrang ausblendbar.
  • Die Ausblendung erfolgt in der Form, dass zu dem Oxidationskatalysator 3 eine Umgehungsleitung 2e existiert, über die der Oxidationskatalysator gesteuert umgehbar ist. Dabei kann in die Umgehungsleitung 2e gegebenenfalls ein weiterer Oxidationskatalysator 3a eingesetzt sein, der eine andere Abstimmung aufweist und andere Emissionen im Abgas, beispielsweise HC, CO, HC-Partikel verringert.
  • Die Abgastemperatur ist bedarfsweise zusätzlich durch ein gesteuertes Betreiben eines dem Oxidationskatalysator vorgeschalteten Zündbrenners variierbar, insbesondere erhöhbar. Durch den Einsatz dieses Zündbrenners kann insbesondere in Betriebszuständen, in denen die zuvor geschilderten Maßnahmen zur Temperaturerhöhung (beispielsweise bei unterer Teillast) nicht ausreichen, die Abgastemperatur zusätzlich erhöht werden.
  • Die Steuerung der Oxidationsrate und/oder der Ausblendung und Einblendung erfolgt beispielsweise durch sensormäßige Erfassung geeigneter Parameter (Brennkraftmaschinendrehzahl, Einspritzmen genwerte, Lastwerte, Abgastemperatur, Stickstoffdioxidkonzentration) und/oder den Einsatz von elektronischen Steuerungen unter Verwendung von abgespeicherten Kennfeldern. Alternativ zu der Umgehungsleitung 2e kann durch eine Abstimmung der Kraftstoffeinspritzung die Kohlenstoffmonoxidemission der Brennkraftmaschine gesteuert werden, da diese wiederum direkt die Umwandlung von Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid beeinflusst.
  • 1
    Brennkraftmaschine
    2a, 2b, 2c, 2d
    weiterführende Abgasleitung
    2e
    Umgehungsleitung
    3, 3a
    Oxidationskatalysator
    4
    Partikelfilter

Claims (7)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsanlage mit einem in einem Abgasstrang eingeschalteten Partikelfilter zur Abtrennung von Ruß aus dem Abgas einer selbstzündenden Brennkraftmaschine und mit einem dem Partikelfilter vorgeschalteten Oxidationskatalysator zur Oxidation von CO und HC zu H2O und CO2 zum Zweck der Abgastemperaturerhöhung, wobei durch die Erhöhung der Abgastemperatur der in dem Partikelfilter gesammelte Ruß abgebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsrate des Oxidationskatalysators variierbar und/oder der Oxidationskatalysator aus dem Abgasstrang ausblendbar ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsrate zwischen "keine Oxidation" und "maximale Oxidation" variierbar ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxidationskatalysator über eine Bypassleitung gesteuert umgehbar ist.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgastemperatur zusätzlich durch ein gesteuertes Betreiben eines dem Oxidationskatalysator vorgeschalteten Zündbrenners variierbar, insbesondere erhöhbar ist.
  5. Abgasreinigungsanlage mit einem in einem Abgasstrang eingeschalteten Partikelfilter zur Abtrennung von Ruß aus dem Abgas einer selbstzündenden Brennkraftmaschine und mit einem dem Partikelfilter vorgeschalteten Oxidationskatalysator zur abgastemperaturerhöhenden Oxidation von CO und HC zu H2O und CO2 wobei durch die Erhöhung der Abgastemperatur der in dem Partikelfilter gesammelte Ruß abgebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxidationskatalysator (3) über eine Bypassleitung (2e) umgehbar ist.
  6. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Umgehungsleitung (2e) ein weiterer Oxidationskatalysator (3a) mit einer zu dem ersten Oxidationskatalysator (3) unterschiedlichen Aktivität eingeschaltet ist.
  7. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abgasstrang vor dem Oxidationskatalysator (3) ein Zündbrenner () eingeschaltet ist.
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