DE102004062897A1 - Exhaust gas treatment system for internal combustion engine has at least one time switched device to collect carbon-oxygen compounds before converter - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren für die Nachbehandlung von Abgasen aus Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, in deren Abgasstrom mindestens ein Dieselrußpartikelfilter angeordnet ist, durch den das an die Umwelt abzugebende Abgas geführt werden muss. Sie ist insbesondere für die Nachrüstung von bereits in Betrieb genommenen entsprechenden Verbrennungskraftmaschinen und auch für den mobilen Einsatz geeignet.The This invention relates to a system and method for aftertreatment of exhaust gases from internal combustion engines, in particular diesel engines, In the exhaust stream at least one diesel particulate filter arranged is, through which the exhaust gas to be discharged to the environment must be performed. She is in particular for the retrofit from already commissioned corresponding internal combustion engines and also for suitable for mobile use.
Es ist bekannt, dass bei Dieselmotoren neben weiteren Schadstoffkomponenten im den Motor verlassenden Abgas auch Rußpartikel enthalten sind, die gemäß geltender und zukünftig noch verschärfter gesetzlicher Regelungen nicht mehr ohne weiteres an die Umwelt abgegeben werden dürfen, da sie zu Gesundheitsschäden an Orga nismen führen können.It is known that in diesel engines in addition to other pollutant components In the exhaust gas leaving the engine also soot particles are included, the according to applicable and in the future even more aggravated statutory regulations are no longer readily available to the environment allowed to be there they damage your health lead to organisms can.
Um solche Dieselrußpartikel aus dem Abgas zu separieren, werden unterschiedlichste Dieselpartikelfilter bereits eingesetzt.Around such diesel soot particles to separate from the exhaust, are very different diesel particulate filter already used.
Beim Betrieb solcher entsprechend ausgestatteten Abgasnachbehandlungsanlagen ist aber in mehr oder weniger großen Zeitabständen, die auch von den jeweils vorab durchlaufenen Betriebsbedingungen eines Dieselmotors beeinflusst sind, eine Regeneration der Dieselpartikelfilter durchzuführen. Eine solche Regeneration wird dabei durch eine entsprechende Temperaturerhöhung erreicht, so dass eine Oxidation des in Rußform vorliegenden Kohlenstoffes, der eine Drosselwirkung beim Durchströmen des Abgases durch den Partikelfilter mit gleichzeitiger Erhöhung des Abgasgegendruckes hervorruft, durchgeführt wird.At the Operation of such appropriately equipped exhaust aftertreatment systems but is more or less large intervals, the also from the respective pre-run operating conditions of a Diesel engines are affected, a regeneration of the diesel particulate filter perform. A Such regeneration is achieved by a corresponding increase in temperature, such that oxidation of the carbon present in carbon black form, the throttle effect when flowing through the exhaust gas through the particulate filter with simultaneous increase the exhaust backpressure causes, is performed.
Hierfür sind Temperaturen im Bereich um 600°C erforderlich, die insbesondere im Teillastbetrieb eines Dieselmotors beim aus dem Dieselmotor austretenden Abgas nicht erreicht werden können, ohne dass zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden.There are temperatures for this in the range around 600 ° C required, especially in part-load operation of a diesel engine when exiting the diesel engine exhaust gas can not be achieved can, without that extra activities be taken.
Für die Durchführung von solchen Regenerationen an Dieselpartikelfiltern sind unterschiedlichste Lösungsansätze bekannt.For the implementation of Such regenerations on diesel particulate filters are very different Solution approaches known.
So werden beispielsweise Additive zugegeben, mit denen die für eine Regeneration erforderliche Temperatur herabgesetzt werden kann. Solche Additive müssen jedoch in gesonderten Behältnissen vorgehalten und im mobilen Einsatz mitgeführt werden. Außerdem ist zumindest eine Überwachung über das Vorhandensein von Additiven an sich erforderlich.So For example, additives are added with which for a regeneration required temperature can be reduced. Such additives have to but kept in separate containers and carried in mobile use become. Furthermore is at least a monitoring over that Presence of additives required.
In anderer Form wird eine Regeneration dadurch eingeleitet, dass die Dieselpartikelfilter von außen zusätzlich aufgeheizt werden, wobei die hierfür erforderlichen Temperaturen einen erheblichen Energiebedarf, der zusätzlich bereitgestellt werden muss, erfordern.In Another form of regeneration is initiated by the fact that the Diesel particulate filter from the outside additionally be heated, with the necessary temperatures a considerable energy requirement, which are additionally provided must, require.
Des Weiteren ist an solchen Abgasnachbehandlungssystemen der Einsatz von Oxidationskatalysatoren ein ebenfalls bereits probates Mittel, um insbesondere Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid sowie auch Stickstoffmonoxid, die im unbehandelten Abgasstrom enthalten sind, katalytisch zu oxidieren. Solche eine katalytisch wirkende Oberflächenbeschichtung aufweisenden Oxidationskatalysatoren sind ebenfalls an sich bekannt und in unterschiedlichsten Formen kommerziell erhältlich.Of Further is the use of such exhaust aftertreatment systems of oxidation catalysts also an already proven means especially hydrocarbons, carbon monoxide as well as nitric oxide, which are contained in the untreated exhaust gas stream to catalytically oxidize. Such a catalytic surface coating having oxidation catalysts are also known per se and commercially available in a variety of forms.
Sämtliche bekannten technischen Lösungen für eine entsprechende Abgasnachbehandlung mit Dieselpartikelfiltern, die regeneriert werden müssen, weisen jedoch insbesondere dann Nachteile auf, wenn sie in bereits vorhandenen Verbrennungskraftmaschinen nachgerüstet werden sollen. Außerdem ist der erforderliche Aufwand für die Anschaffung und für den Betrieb häufig erheblich oder die Effektivität für die entsprechend erforderliche Regeneration nur gering.All known technical solutions for a corresponding Exhaust after-treatment with diesel particulate filters, which are regenerated must show but especially then disadvantages if they already existing Internal combustion engines are to be retrofitted. Besides that is the required effort for the purchase and for the operation frequently significant or effectiveness for the corresponding Required regeneration only small.
Letztgenannter Aspekt betrifft insbesondere solche Lösungen, bei denen die Regeneration der Dieselpartikelfilter mit entsprechender Anhebung der Abgastemperatur durch Eingriffe in das Motormanagement erfolgen soll, wobei durch eine elektronische Steuerung Betriebszustände eingestellt werden, die eine erhöhte Abgastemperatur, die für eine Regeneration ausrei chend ist, hervorrufen.The latter Aspect particularly concerns such solutions in which regeneration the diesel particulate filter with corresponding increase in the exhaust gas temperature should be made by intervening in the engine management, by an electronic control operating states are set, the an increased Exhaust gas temperature for Regeneration is sufficient to cause.
Ein solcher Eingriff in das Motormanagement, also die elektronische Steuerung des Dieselmotors birgt aber auch ein erhebliches Gefahrenpotential in sich, wenn solche Betriebszustände in ungünstigen Situationen von der elektronischen Steuerung anvisiert werden.One such intervention in the engine management, so the electronic Control of the diesel engine but also carries a significant risk potential in itself, if such operating conditions in unfavorable situations of the be aimed at electronic control.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Lösung vorzuschlagen, die einfach und kostengünstig aufgebaut ist. Dabei soll eine Regeneration von Dieselpartikelfiltern zuverlässig und ohne einen Eingriff in das Motormanagement erfolgen können, sowie die Möglichkeit für die Nachrüstung bereits in Betrieb befindlicher Fahrzeuge/Verbrennungskraftmaschinen (Dieselmotoren) gegeben sein.It It is therefore an object of the invention to propose a solution that is simple and cost-effective is. In this case, a regeneration of diesel particulate filters reliable and can be done without an intervention in the engine management, as well the possibility for the retrofitting already in operation / internal combustion engines (diesel engines) be given.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem System, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Die Abgasnachbehandlung kann erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach Anspruch 16 durchgeführt werden.According to the invention, this object is achieved with a system having the features of claim 1. The exhaust aftertreatment can according to the invention by a method according to claim 16 be performed.
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung können mit den in den untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.advantageous Embodiments and developments of the invention can with in the subordinate claims designated characteristics can be achieved.
Das erfindungsgemäße System verwendet, wie auch aus dem Stand der Technik bekannt, einen Oxidationskatalysator, der in Strömungsrichtung des aus der Verbrennungskraftmaschine austretenden Abgases vor einem Dieselpartikelfilter angeordnet ist. Dabei kann auf an sich bekannte Elemente zurückgegriffen werden und dementsprechend für die Erfindung auch unterschiedliche Oxidationskatalysatoren oder Dieselpartikelfilter eingesetzt werden, die zusätzlich auch für die entsprechende Verbrennungskraftmaschine ausge wählt und insbesondere dimensioniert sein können.The inventive system also uses, as known from the prior art, an oxidation catalyst, in the flow direction the exiting the internal combustion engine exhaust before a Diesel particulate filter is arranged. It can be known per se Elements used and accordingly for the invention also different oxidation catalysts or Diesel particulate filter are used, which also for the corresponding Internal combustion engine out chooses and in particular can be dimensioned.
Bei der Erfindung kann vorteilhaft ausgenutzt werden, dass an einem Oxidationskatalysator durch eine Oxidation von Kohlenwasserstoff-Verbindungen exotherme Reaktionen initiiert werden, die zu einer Anhebung der jeweiligen Abgastemperatur führen.at The invention can be advantageously exploited that on a Oxidation catalyst by an oxidation of hydrocarbon compounds exothermic Reactions initiated, which raise the respective Lead exhaust gas temperature.
Bei modernen Verbrennungskraftmaschinen wird aber insbesondere unter Berücksichtigung hoher Wirkungsgrade eine vollständige Verbrennung der in den Kraftstoffen enthaltenen Kohlenwasserstoffe erreicht, so dass der Anteil an Kohlenwasserstoffen im Abgas, der mittels eines Oxidationskatalysators exotherm oxidiert werden kann, sehr gering ist und demzufolge nur eine geringfügige Temperaturerhöhung des Abgases erreicht wird.at but modern internal combustion engines will be particularly under consideration high efficiencies a complete Combustion of the hydrocarbons contained in the fuels achieved, so that the proportion of hydrocarbons in the exhaust gas, the can be exothermally oxidized by means of an oxidation catalyst, is very low and therefore only a slight increase in temperature of the Exhaust gas is achieved.
Eine deutliche Temperaturerhöhung des Abgases durch exotherme Oxidation von Kohlenwasserstoffen am Oxidationskatalysator kann aber bereits mit einem Anteil von 1 bis 5 Vol.-% an Kohlenwasserstoffen im Abgas erreicht werden.A significant increase in temperature the exhaust gas by exothermic oxidation of hydrocarbons on However, oxidation catalyst can already with a share of 1 to 5 vol .-% of hydrocarbons in the exhaust gas can be achieved.
Zur gezielten Beeinflussung ist es daher erfindungsgemäß vorgesehen, in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Oxidationskatalysator mindestens eine temporär zuschaltbare Einrichtung anzuordnen. Über diese Einrichtung kann dann dem Abgas mindestens eine Kohlenwasserstoffverbindung in Gas- oder Aerosolform zugeführt werden, so dass die zusätzlich im Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoff-Verbindungen mittels des Oxidationskatalysators und im Abgas ohnehin noch enthaltenem Sauerstoff oxidiert und durch die exotherme Oxidation die Abgastemperatur bis oberhalb der für die Regeneration des nachgeschalteten Dieselpartikel filters angehoben werden, um so den in Rußform im Dieselpartikelfilter enthaltenen Kohlenstoff zu oxidieren. Nach erfolgter ausreichender Regeneration des Dieselpartikelfilters kann dann die Zugabe der jeweiligen Kohlenwasserstoff-Verbindung(en) über die temporär zuschaltbare Einrichtung gestoppt werden.to targeted influencing, it is therefore provided according to the invention, in the flow direction of Exhaust gas upstream of the oxidation catalyst at least one temporarily switchable Arrange device. about This device can then the exhaust gas at least one hydrocarbon compound in Supplied gas or aerosol so that's the extra Hydrocarbon compounds contained in the exhaust gas by means of Oxidation catalyst and in the exhaust gas still contained oxygen oxidized and by the exothermic oxidation the exhaust gas temperature up above the for the regeneration of the downstream diesel particulate filter raised so in the form of soot oxidize carbon contained in the diesel particulate filter. After successful sufficient regeneration of the diesel particulate filter can then Add the respective hydrocarbon compound (s) over the temporary switchable device can be stopped.
Die Aktivierung des erfindungsgemäßen Systems für eine Regeneration von Dieselpartikelfiltern ist üblicherweise immer dann erforderlich, wenn die jeweilige Verbrennungskraftmaschine über längere Zeiträume im Teillastbetrieb betrieben worden ist, bei dem die jeweilige Abgastemperatur deutlich unterhalb der für die Regeneration erforderlichen Abgastemperatur liegt.The Activation of the system according to the invention for one Regeneration of diesel particulate filters is usually required whenever if the respective internal combustion engine operated for longer periods in partial load operation has been at the respective exhaust gas temperature significantly below the for the regeneration required exhaust gas temperature is.
Besonders vorteilhaft ist es, das erfindungsgemäße System ähnlich wie ein Baukastensystem aus unterschiedlichen Modulen zusammensetzbar zu gestalten. So können Oxidationskatalysator und Dieselpartikelfilter Einzelmodule bilden, die für die jeweilige Verbrennungskraftmaschine in optimierter Form aus bekannten Lösungen ausgewählt werden können. Für die Einrichtung über die die Kohlenwasserstoff-Verbindungen in den Abgasstrom zugeführt werden können, kann ebenfalls Bestandteil eines gesonderten Moduls, aber auch mit einem Modul mit Oxidationskatalysator vereint sein.Especially It is advantageous, the system of the invention similar to a modular system different modules to make composable. So can oxidation catalyst and diesel particulate filters form individual modules for each Internal combustion engine can be selected in an optimized form from known solutions. For the device about the the hydrocarbon compounds are fed into the exhaust stream can, can also be part of a separate module, but also with be combined with a module with oxidation catalyst.
Das erfindungsgemäße System kann so betrieben werden, dass eine zur Regeneration führende Aktivierung immer nach Ablauf vorgebbarer Zeitintervalle, unabhängig vom Beladungszustand eines Dieselpartikelfilters durchgeführt wird. Allein oder zusätzlich kann aber auch eine Aktivierung in geregelter Form für eine Regeneration des Dieselpartikelfilters durchgeführt werden. Für eine solche Regelung können beispielsweise Abgastemperatursensoren und Abgasdrucksensoren eingesetzt werden.The inventive system can be operated so that an activation leading to regeneration always after expiry of predefinable time intervals, independent of Loading condition of a diesel particulate filter is performed. Alone or in addition But it can also be an activation in regulated form for a regeneration of the diesel particulate filter. For such Regulation can For example, used exhaust gas temperature sensors and exhaust pressure sensors become.
So ist es sicher günstig, die jeweilige Abgastemperatur innerhalb der Abgasanlage und bevorzugt vor dem Oxidationskatalysator mit einem entsprechend dort angeordneten Abgastemperatursensor zu erfassen. Mit diesem kann berücksichtigt werden, inwieweit eine Differenz der Abgastemperatur von der für die Regeneration erforderlichen Temperatur vorhanden ist oder nicht. Ist die momentane Abgastemperatur ausreichend hoch, so kann eine Aktivierung des erfindungsgemäßen Systems unterlassen werden. Die Temperaturbestimmung hat auch Bedeutung für die Funktionalität des Oxidationskatalysators. So ist bei den herkömmlichen Oxidationskatalysatoren mindestens die Erreichung einer Katalysator-Aktivierungstemperatur (in der Regel oberhalb von 200°C) erforderlich, um Kohlenwasserstoff-Verbindungen exotherm zu oxidieren und diese dabei möglichst vollständig umzusetzen (Vermeidung eines HC-Schlupfes), so dass möglichst keine unverbrannten Kohlenwasserstoffe im Abgas verbleiben.So is it safe for you, the respective exhaust gas temperature within the exhaust system and preferred before the oxidation catalyst with a corresponding arranged there To detect exhaust gas temperature sensor. With this can be considered How much of a difference in exhaust gas temperature from that for the regeneration required temperature is present or not. Is the current one Exhaust gas temperature sufficiently high, it can be an activation of the system according to the invention be omitted. The temperature determination also has meaning for the functionality of the oxidation catalyst. Such is the conventional oxidation catalysts at least the achievement of a catalyst activation temperature (usually above 200 ° C) required to exothermically oxidize hydrocarbon compounds and this as possible Completely implement (avoid HC slippage), so that possible no unburned hydrocarbons remain in the exhaust gas.
Bei der Erfindung kann aber auch eine Abgasdruckdifferenz zwischen Ein- und Austritt des Abgases am Dieselpartikelfilter bestimmt werden. Wird bei dieser Bestimmung eine Überschreitung eines vorgebbaren Schwellwertes der jeweiligen Abgasdruckdifferenz erkannt, also der Dieselpartikelfilter in erheblichem Maße mit Ruß bereits beladen ist, erfolgt eine Aktivierung des Systems, durch Freigabe der Einrichtung und dementsprechender Zuführung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen in den Abgasstrom, die dann mit Hilfe des Oxidationskatalysators exotherm oxidiert und dadurch die entsprechende Abgastemperatur bis in den Bereich, der für eine Regeneration des Dieselpartikelfilters ausreichend ist, angehoben werden kann.In the invention, however, an exhaust gas pressure difference between inlet and outlet of the exhaust gas can be determined at the diesel particulate filter. If this provision is exceeded by a detected predetermined threshold of the respective exhaust pressure difference, so the diesel particulate filter is already loaded to a considerable extent with soot, an activation of the system, by releasing the device and corresponding supply of hydrocarbon compounds in the exhaust stream, which then exothermally oxidized by means of the oxidation catalyst and thereby the corresponding exhaust gas temperature can be raised to within the range that is sufficient for regeneration of the diesel particulate filter.
Dementsprechend kann die Regelung allein durch die Bestimmung der jeweiligen Abgastemperatur oder der Abgasdruckdifferenz, aber auch in Kombination dieser Messwerte durchgeführt werden.Accordingly The regulation can be determined solely by determining the respective exhaust gas temperature or the exhaust gas pressure difference, but also in combination of these measured values carried out become.
Das erfindungsgemäße System kann vorteilhaft Dieselkraftstoff, als eine geeignete Form von Kohlenwasserstoff-Verbindungen, der über die Einrichtung dem Abgasstrom zugeführt werden kann, betrieben werden. Dies wirkt sich besonders dadurch vorteilhaft aus, dass keine zusätzlichen Behältnisse für entsprechende Kohlenwasserstoff-Verbindungen mitgeführt werden bzw. vorhanden sein müssen.The inventive system can advantageously diesel fuel, as a suitable form of hydrocarbon compounds, the over the device can be supplied to the exhaust gas flow operated become. This is particularly advantageous in that No additional Containers for appropriate Hydrocarbon compounds are carried or be present have to.
Wird Dieselkraftstoff als eine geeignete Form von Kohlenwasserstoff-Verbindungen bei der erfindungsgemäßen Lösung eingesetzt, sollte dieser mittels der Einrichtung so dem Abgasstrom zugeführt werden, dass er entweder bereits vollständig gasförmig, teilweise gasförmig und zumindest aber in Form von feinstverteilter Tröpfchen aerosolförmig in den Abgasstrom eintritt. So kann eine nahezu 100 %-ige Oxidation der Kohlenwasserstoffe bei Abgastemperaturen > 200°C gewährleistet werden, so dass auch die Grenzwerte der aus dem erfindungsgemäßen System an die Umwelt abgegebenen Abgase eingehalten werden können und außerdem der Energiegehalt entsprechend für die Erhöhung der Abgastemperatur ausgenutzt werden kann.Becomes Diesel fuel as a suitable form of hydrocarbon compounds used in the solution according to the invention, should this be supplied by means of the device so the exhaust stream, that he is either already complete gaseous, partially gaseous and at least but in the form of finely divided droplets aerosol in enters the exhaust stream. So can a nearly 100% oxidation hydrocarbons at exhaust gas temperatures> 200 ° C guaranteed be, so that the limits of the system according to the invention discharged into the environment can be met and Furthermore the energy content for the increase the exhaust gas temperature can be exploited.
Dementsprechend kann die Einrichtung, über die die Kohlenwasserstoff-Verbindungen zugeführt werden, beheizt werden. Dabei kann die Temperaturerhöhung, beispielsweise des Dieselkraftstoffes oder anderer in flüssiger Form vorliegender Kohlenwasserstoff-Verbindungen bis oberhalb der Verdampfungstemperatur mindestens einer Kohlenwasserstoff-Verbindung durchgeführt wird, so dass zumindest ein Teil der dem Abgasstrom zugeführten Kohlenwasserstoffe bereits in der Gasphase vorliegt, was die Verhältnisse für die exotherme Oxidation deutlich vorteilhaft beeinflusst.Accordingly can the facility, about which are supplied to the hydrocarbon compounds are heated. The temperature increase, for example, diesel fuel or others in liquid form present hydrocarbon compounds to above the vaporization temperature of at least one hydrocarbon compound carried out is, so that at least a portion of the exhaust gas stream supplied hydrocarbons is already present in the gas phase, which clearly shows the conditions for the exothermic oxidation favorably influenced.
Die Erwärmung der über die Einrichtung in den Abgasstrom zuzuführenden Kohlenwasserstoff-Verbindung(en) kann dabei auf unterschiedliche Form innerhalb des Elementes durchgeführt werden. So besteht die Möglichkeit einer elektrischen Beheizung, über Widerstandselemente, die im Inneren der entsprechenden Einrichtung angeordnet sind und die bei fließendem elektrischen Strom eine ausreichend hohe Temperatur erzeugen, die zu einer Temperaturerhöhung von Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindungen innerhalb des Elementes führt.The warming the over the device in the hydrocarbon stream (s) to be supplied to the exhaust stream can be performed on different form within the element. So it is possible an electric heating, over Resistance elements inside the corresponding device are arranged and the flowing electric current a generate sufficiently high temperature, which leads to a temperature increase of Carbon-hydrogen compounds within the element leads.
Der für eine Erwärmung der Kohlenwasserstoff-Verbindung(en) erforderliche Energiebedarf kann dabei reduziert werden, in dem die Einrichtung, über die die Kohlenwasserstoff-Verbindung(en) zugeführt wird/werden, so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie zumindest bereichsweise in den Abgasstrom hineinragt und vom Abgas umströmt wird, so dass zumindest eine Vorerwärmung erreichbar ist und lediglich eine zusätzliche Beheizung bis hin zur gegebenenfalls erforderlichen Erreichung der Verdampfungstemperatur notwendig wird.Of the for one warming the hydrocarbon compound (s) Required energy requirement can be reduced, in the the facility, about the hydrocarbon compound (s) is / are supplied so formed and arranged to at least partially in the exhaust stream protrudes and flows around the exhaust is, so that at least a preheating is achievable and only an additional Heating up to the possibly necessary achievement of the Evaporation temperature is necessary.
Vor dem Austritt der jeweiligen Kohlenwasserstoff-Verbindung(en) aus der Einrichtung sollte ein Filter angeordnet sein, durch das/die jeweilige(n) Kohlenwasserstoff-Verbindung(en) hindurchgeführt wird/werden, um das Eindringen von unerwünschten zusätzlichen Partikeln in den Abgasstrom zu vermeiden.In front should exit the respective hydrocarbon compound (s) from the device a filter can be arranged by the respective hydrocarbon compound (s) is passed through, to prevent the ingress of unwanted extra To avoid particles in the exhaust stream.
Die Einrichtung, über die die Kohlenwasserstoff-Verbindung(en) dem Abgas zugeführt werden soll, kann an eine Pumpe angeschlossen sein, mit der eine Förderung und Vorkomprimierung der jeweiligen Kohlenwasserstoff-Verbindung(en), unabhängig davon, ob es sich um flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoff-Verbindungen handelt, erreicht werden. Zwischen einer solchen Pumpe und der Einrichtung sollte dann möglichst ein Ventil in die Verbindungsleitung geschaltet sein, um ein Rückströmen aus der Einrichtung und gegebenenfalls auch eine beeinflussbare Zuführung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen zu gewährleisten.The Facility, about the hydrocarbon compound (s) supplied to the exhaust gas is to be connected to a pump, with the one advancement and precompressing the respective hydrocarbon compound (s), independently of it, whether it is liquid or gaseous hydrocarbon compounds, be achieved. Between such a pump and the device should be possible then a valve may be connected in the connection line to prevent backflow the device and optionally also a modifiable supply of To ensure hydrocarbon compounds.
Die jeweilige(n) Kohlenwasserstoff-Verbindungen) können aber auch über ein Behältnis, z.B. einem Druckgasbehälter, der Einrichtung zugeführt werden, in dem die jeweilige(n) Kohlenwasserstoff-Verbindung(en) in komprimierter Form enthalten ist/sind.The However, respective (hydrocarbon) compounds) can also have a Container, e.g. a pressurized gas container, be supplied to the institution, in which the respective hydrocarbon compound (s) in compressed form is / are included.
So kann als Kohlenwasserstoff-Verbindung ein entsprechend komprimiertes Gas in einem Druckgasbehälter eingesetzt werden. Geeignete Gase sind beispielsweise die niedermolekularen Propane, Butane und beispielsweise Methan oder Erdgas.So can be used as a hydrocarbon compound a correspondingly compressed Gas in a compressed gas tank be used. Suitable gases are, for example, the low molecular weight Propane, butane and, for example, methane or natural gas.
Bei einer solchen Ausführungsform kann die an einem erfindungsgemäßen System einzusetzende Einrichtung als einfaches Ventil ausgebildet sein, das dann lediglich in geregelter Form geöffnet oder geschlossen werden muss, um bei Bedarf die für die exotherme Oxidation erforderlichen Kohlenwasserstoff-Verbindung dem Abgasstrom zuführen zu können.In such an embodiment, the device to be used in a system according to the invention may be designed as a simple valve, which then only has to be opened or closed in a controlled manner in order, if necessary, to use the hydrocarbons required for the exothermic oxidation substance connection to be able to supply the exhaust gas stream.
Sollen solche Druckgasbehälter mit gasförmigen Kohlenwasserstoff-Verbindungen eingesetzt werden, kann auf herkömmliche Druckgasbehälter, die beispielsweise im Austausch erhältlich sind, zurückgegriffen werden, wobei insbesondere beim mobilen Einsatz für eine Redundanz dann mindestens zwei solcher Druckgasbehälter mitgeführt werden sollten.Should such compressed gas tank with gaseous Hydrocarbon compounds can be used on conventional Compressed gas tank, the for example, available in exchange are used be, especially in mobile use for redundancy then at least two such gas cylinders should be carried.
Unabhängig davon, ob die eingesetzten Kohlenwasserstoff-Verbindungen bereits gasförmig oder vorab noch flüssig sind, kann es vorteilhaft sein, mehr als eine entsprechende Einrichtung, über die die Kohlenwasserstoff-Verbindungen zugeführt werden, an einem erfindungsgemäßen System vorzusehen. Dabei sollten dann die entsprechenden Einrichtungen deutlich voneinander lokal getrennt angeordnet sein, um eine gleichmäßigere Verteilung der zugeführten Kohlenwasserstoff-Verbindung(en) innerhalb des Abgasstromes erreichen zu können.Independently of, whether the hydrocarbon compounds used already gaseous or in advance still fluid It may be advantageous to have more than one equivalent facility over which the Hydrocarbon compounds are supplied to a system according to the invention provided. It should then the appropriate facilities be arranged clearly separated from each other locally, to a more even distribution the supplied Hydrocarbon compound (s) to reach within the exhaust stream.
Kohlenwasserstoff-Verbindungen können aber auch sequentiell, also zeitlich versetzt zueinander aus mehreren Einrichtungen dem Abgasstrom zugeführt werden, um z.B. eine ausreichende Menge für die exotherme Oxidation zur Verfügung stellen zu können.Hydrocarbon compounds but can also sequentially, ie offset in time from each other from several Means are supplied to the exhaust gas stream, for. a sufficient Amount for the exothermic oxidation available to be able to make.
Bei dem erfindungsgemäßen System können aber auch neben den für die exotherme Oxidation nutzbaren Kohlenwasserstoff-Verbindungen zusätzlich die an sich bekannten Additive, die zur Herabsetzung der für die Regeneration von Partikelfiltern erforderlichen Temperatur führen, eingesetzt werden.at the system according to the invention can but also next to the for the exothermic oxidation of useful hydrocarbon compounds additionally the known additives that are used to reduce the for the regeneration of particulate filters required temperature can be used.
Insbesondere beim Einsatz von in ursprünglich flüssiger Form vorliegenden Kohlenwasserstoff-Verbindungen, die über die Einrichtung dem Abgasstrom zugeführt werden sollen, kann neben der bereits erwähnten und beschriebenen Erwärmung auch eine Erhöhung des Druckes innerhalb der Einrichtung durchgeführt werden. Hierzu können entsprechend für eine solche Komprimierung geeignete Elemente innerhalb der Einrichtung angeordnet und eingesetzt werden, die das Innenvolumen entsprechend reduzieren. In vorteilhafter Form können solche Elemente aus einer Piezokeramik gebildet sein, die entsprechend expandiert oder kontrahiert werden können und dadurch besonders vorteilhaft, der Austritt der jeweiligen Kohlenwasserstoff-Verbindung(en) aus dem Element unterstützt und über einen entsprechenden Zeitraum vergleichmäßigt werden, wenn beispielsweise die Komprimierung nach Öffnung der Einrichtung für den Austritt der Kohlenwasserstoff-Verbindung(en) reduziert worden ist.Especially when using in originally liquid Form present hydrocarbon compounds that over the Device supplied to the exhaust stream can be, in addition to the already mentioned and described warming also an increase pressure within the device. This can be done accordingly for one such compression appropriate elements within the device can be arranged and used, corresponding to the internal volume to reduce. In an advantageous manner, such elements can be made from a Piezoceramic be formed, which expands or contracts accordingly can be and thereby particularly advantageous, the outlet of the respective hydrocarbon compound (s) supports the element and over a period equalized if, for example the compression after opening the facility for the exit of the hydrocarbon compound (s) has been reduced.
Der Austritt der gasförmigen und/oder in Aerosolform vorliegenden Kohlenwasserstoff-Verbindung(en) aus der Einrichtung in den Abgasstrom kann über mindestens eine Dosierdüse und/oder ein entsprechend steuer- oder regelbares Auslassventil erfolgen.Of the Exit of the gaseous and / or hydrocarbon compound (s) present in aerosol form from the device into the exhaust stream can via at least one metering and / or a corresponding tax or adjustable outlet valve.
Für den Fall, dass die jeweilige(n) Kohlenwasserstoff-Verbindung(en) zumindest teilweise in Aerosolform dem Abgasstrom zugeführt werden, kann in eine Einspritzbereich der Abgasanlage vor dem Oxidationskatalysator eine zusätzliche Zündeinrichtung angeordnet sein. Eine solche Zündeinrichtung kann beispielsweise eine Glüh- oder auch Zündkerze sein, wobei insbesondere im letztgenannten Fall eine solche Zündeinrichtung möglichst nahe am Oxidationskatalysator angeordnet sein sollte.In the case, that the respective hydrocarbon compound (s) at least can be partially fed in aerosol form the exhaust stream, can in an injection range the exhaust system before the oxidation catalyst an additional ignition device be arranged. Such an ignition device For example, an annealing or spark plug be, in particular in the latter case, such an ignition device preferably should be located close to the oxidation catalyst.
Das erfindungsgemäße System kann modular in kompakter Bauweise ausgebildet und an unterschiedliche Applikationen, bzgl. des mobilen oder stationären Einsatzes oder unterschiedliche Verbrennungskraftmaschinen angepaßt werden. Die einzelnen Komponenten/Module sind in weiten Bereichen und ggf. auch stufenlos miteinander abstimmbar.The inventive system can be modular in a compact design and to different Applications, with regard to mobile or stationary use or different Are adapted internal combustion engines. The individual components / modules are tunable to each other in a wide range and possibly also steplessly.
Ein sicherer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine kann durch die Regeneration von Dieselpartikelfiltern bei allen Betriebsbedingungen erreicht werden.One Safe operation of the internal combustion engine can be achieved through regeneration be achieved by diesel particulate filters under all operating conditions.
Die jeweilige für Regenerationen des Dieselpartikelfilters erforderliche Zeit und Regenerationsgeschwindigkeit können gezielt beeinflußt werden.The respective for Regenerations of the diesel particulate filter required time and Regeneration speed can specifically influenced become.
Das erfindungsgemäße System kann zumindest bei nahezu allen Dieselmotoren eingesetzt, an diese angepaßt und so auch nachgerüstet werden.The inventive system Can be used at least in almost all diesel engines, to these customized and so also retrofitted become.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.following the invention will be explained in more detail by way of example.
Dabei zeigen:there demonstrate:
Mit
dem in
Dabei
gelangt das aus einem Dieselmotor
Die
Einrichtung
Des
Weiteren sind bei diesem System zusätzlich ein Abgastemperatursensor
Abgastemperatursensor
So
kann die jeweilige Abgastemperatur mit dem Abgastemperatursensor
Wird
beispielsweise ein Anstieg der Abgasdruckdifferenz, die einen vorgebbaren
Schwellwert überschreitet,
mit den Abgasdrucksensoren
So
kann eine effektive Regelung in Abhängigkeit der erfassten Messsignale
von Abgastemperatursensor
Mit
Dabei
ist eine Zufuhrleitung
Der
Dieselkraftstoff kann über
die Leitung
In
der Einrichtung
Dabei
können
die Heizelemente
Bei
diesem Beispiel einer Einrichtung für die Zufuhr von Kohlenwasserstoff-Verbindung(en)
in den Abgasstrom ist innerhalb der Einrichtung
Die
in
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