-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung.
-
Vom Markt her bekannt sind Dieselpartikelfilter (DPF) zur Filterung des Abgases von Dieselmotoren, wobei ein Dieselpartikelfilter in bestimmten Abständen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen nach 200 km bis 500 km Fahrstrecke, regeneriert werden muss. Das geschieht dadurch, dass der Dieselpartikelfilter soweit erhitzt wird, dass die in ihm abgelagerten Partikel verbrennen können.
-
Bekannt ist es ferner, die erforderliche Aufheizung mittels eines Flammenbrenners, welcher einen Abgasstrom unmittelbar erhitzt, oder mittels einer Einspritzung von Kohlenwasserstoffen in den Abgasstrom durchzuführen. Beide Möglichkeiten arbeiten nur in einem spezifischen Temperaturbereich optimal, welcher einerseits eine bestimmte Mindesttemperatur aufweisen sollte, um die Partikel wirksam zu beseitigen, andererseits einen oberen Schwellwert nicht überschreiten sollte, um den Dieselpartikelfilter nicht zu beschädigen. Zudem weisen die marktüblichen Filtermaterialien unterschiedliche zulässige obere Temperaturen auf. Beispielsweise ist das Material Corderite wesentlich empfindlicher als etwa Siliziumcarbid (SiC). Daher ist es vom Stand der Technik ein übliches Verfahren, die Temperatur im Abgasstrom zu messen und daraus folgend einen Regenerationsvorgang des DPF zu regeln.
-
Die so genannte Arrhenius-Gleichung stellt einen allgemeinen Zusammenhang zwischen einer Reaktionsgeschwindigkeit und einer Temperatur her: k A·exp(–EA/R·T), wobei
- k
- = Konstante der Reaktionsgeschwindigkeit;
- A
- = Konstante;
- EA
- = Aktivierungsenergie;
- R
- = allgemeine Gaskonstante; und
- T
- = Temperatur.
-
Beispielsweise ergibt sich aus der Gleichung als ein grober Anhaltswert eine ungefähre Verdoppelung der Reaktionsgeschwindigkeit bei einem Temperaturanstieg von 10°K, woraus sich eine entsprechende Erfordernis ergibt, die Temperatur bei einer Regeneration des Dieselpartikelfilters möglichst genau zu regeln.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung, eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt nach den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass ein Sauerstoffgehalt eines Abgases während einer Regeneration eines Dieselpartikelfilters (DPF) einer Brennkraftmaschine (Dieselmotor) in einem weiten Bereich geregelt werden kann, so dass einerseits eine ordnungsgemäße Regeneration ermöglicht wird, und andererseits eine Beschädigung (thermisches Durchbrennen) des DPF verhindert werden kann.
-
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei einer Regeneration des DPF, etwa in einem Kraftfahrzeug, eine Reihe wichtiger Größen den Regenerationsvorgang bestimmt, und dass es verschiedene Mittel oder Einrichtungen einer Abgasanlage gibt, um diese Größen zu beeinflussen. Insbesondere kann ein allgemeiner Zusammenhang angegeben werden zwischen einem Sauerstoffgehalt und der Reaktionsgeschwindigkeit: r = k·c x / 1·c y / 2·...·c z / n, wobei
- r
- = Reaktionsgeschwindigkeit;
- k
- = Konstante der Reaktionsgeschwindigkeit;
- ci
- = Konzentration der Komponente ”i”; und
- x, y, z
- = Exponenten.
-
Entsprechend dieser Gleichung steigt die Reaktionsgeschwindigkeit bei einer Regeneration des Dieselpartikelfilters mit steigendem Sauerstoffgehalt an. Daher muss eine Regeneration mit steigendem Sauerstoffgehalt des Abgases besonders feinfühlig bzw. sanft durchgeführt werden, um die Abgasanlage, insbesondere den Dieselpartikelfilter, nicht zu beschädigen. Übliche und von einem jeweiligen Betriebspunkt des Dieselmotors abhängige Sauerstoffgehalte betragen in etwa 8 Prozent bis 18 Prozent, wogegen ein Sauerstoffgehalt einer Umgebungsluft in etwa 21 Prozent beträgt.
-
Dazu wird vorgeschlagen, die Regeneration des DPF so durchzuführen, dass eine Abgastemperatur und/oder ein Sauerstoffgehalt des Abgases ermittelt wird/werden, vorzugsweise in Strömungsrichtung vor und/oder nach dem DPF. Damit liegen wesentliche Größen des Abgases vor, um die Regeneration wirksam regeln zu können.
-
Weiterhin ist eine jeweilige konkrete Ausführung der Abgasanlage von Bedeutung im Hinblick auf verfügbare Mittel, um die genannten Größen zu beeinflussen. Beispielsweise können in der Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs ein Brenner, eine damit verbundene Luftzufuhr oder eine davon unabhängige Luftzufuhr, sowie eine Dosiereinrichtung für eine Eindüsung von Kraftstoff in die Abgasanlage vorhanden sein. Dabei kann die Luftzufuhr als eine motorisch angetriebene steuer- oder regelbare Luftpumpe ausgeführt sein. Die Eindüsung von Kraftstoff, alternativ oder ergänzend zu dem Brenner, hat den Zweck, die Abgastemperatur soweit anzuheben, dass eine Regeneration des Dieselpartikelfilters in einer vertretbaren Zeit erfolgen kann. Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich – abhängig von einer jeweiligen Abgastemperatur und einem jeweiligen Sauerstoffgehalt des Abgases – die Luftzufuhr auch als ein alleiniges Mittel zur Durchführung einer Regeneration des DPF zu verwenden.
-
Aus diesem Vorrat an Möglichkeiten kann nun jeweils ein Mittel ausgewählt werden, um die Regeneration durchzuführen oder zu unterstützen. Die Auswahl sowie ein Betrieb oder eine Steuerung der Mittel erfolgt vorteilhaft in Abhängigkeit der zuvor ermittelten Größen des Abgases.
-
In einem ersten Fall ist in einem Teillastbetrieb einer Brennkraftmaschine, also beispielsweise eines Dieselmotors, der Sauerstoffgehalt vergleichsweise hoch, beispielsweise beträgt er 14 Prozent. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, als Mittel die Eindüsung von Kraftstoff in die Abgasanlage auszuwählen (so genannte katalytische Verbrennung), weil als Folge des zuvor relativ hohen Sauerstoffgehalts ein nachfolgend zu starkes Absinken des Sauerstoffgehalts wenig wahrscheinlich ist. Günstig für eine katalytische Verbrennung ist es, wenn die Abgastemperatur vor dem DPF (beziehungsweise vor einem dem DPF vorgeschalteten Diesel-Oxidationskatalysator) mindestens in etwa 300°C beträgt. Abhängig von einem tatsächlichen Sauerstoffgehalt des Abgases kann bzw. sollte dieser Vorgang durch eine Luftzufuhr unterstützt werden.
-
In einem zweiten Fall ist in einem Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine der Sauerstoffgehalt im Abgasstrom vergleichsweise gering und beträgt zum Beispiel 8 Prozent. Würde nun als Mittel die Eindüsung von Kraftstoff in die Abgasanlage ausgewählt, so kann die Abgastemperatur zwar auf Regenerationstemperatur angehoben werden, der Sauerstoffgehalt im Abgas kann jedoch wesentlich absinken. Wählt man dagegen einen Flammenbrenner (Brenner) zur Erhitzung des Abgases aus, so ist es ebenfalls möglich, dass der Sauerstoffgehalt vermindert wird. Allerdings fällt diese Verminderung im Gegensatz zur katalytischen Verbrennung deutlich geringer aus. Somit ist im Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine eine Erhitzung des Abgases durch den Brenner eine bevorzugte und vorteilhafte Wahl. Der Brenner bietet erfindungsgemäß den weiteren Vorteil, durch eine gegebenenfalls stärker einzustellende Luftzufuhr den Sauerstoffgehalt insgesamt sogar erhöhen zu können.
-
Allgemein kann der Brenner in einem weiten Bereich der Abgastemperatur und/oder des Sauerstoffgehalts für eine Erhitzung des Abgases verwendet werden, gegebenenfalls auch zur Unterstützung der katalytischen Verbrennung. Umgekehrt ist es ebenso möglich, die katalytische Verbrennung in Ergänzung des Brenners zu verwenden, falls etwa der Brenner nicht für die gesamte erforderliche Leistung ausgelegt ist, oder falls der Brenner nur beschränkt oder nicht schnell genug geregelt oder gesteuert werden kann. Bei einem gleichzeitigen Betrieb des Brenners zusammen mit der katalytischen Verbrennung (also der Eindüsung von Kohlenwasserstoffen) kann es erforderlich sein, über die Luftzufuhr zusätzlich und mehr Luft mit einzubringen, als es zum Betrieb des Brenners allein erforderlich wäre.
-
In beiden Fällen können erfindungsgemäß der Abgasmassenstrom, die Abgastemperatur und/oder der Sauerstoffgehalt des Abgases vor und/oder hinter dem DPF ermittelt und zur Steuerung herangezogen werden. Beispielsweise kann die Menge des einzudüsenden Kraftstoffs bei katalytischer Verbrennung abhängig von der Abgastemperatur und dem Sauerstoffgehalt erfolgen. Ebenso kann eine Einstellung der Luftzufuhr und der Leistung des Brenners abhängig von der Abgastemperatur und dem Sauerstoffgehalt erfolgen. Dabei kann vorteilhaft ein Zusammenhang zwischen dem Abgasmassenstrom, der Temperatur und dem jeweils erforderlichem Sauerstoffgehalt so berücksichtigt werden, dass die Regeneration des DPF in einer vertretbaren Zeit ohne Beschädigung des Filtematerials abläuft.
-
Weiterhin berücksichtigt die Erfindung, dass ein Diesel-Oxidationskatalysator in Reihe zu dem Dieselpartikelfilter angeordnet ist, und dass bei dem Verfahren die Abgastemperatur und/oder der Sauerstoffgehalt vor und/oder hinter dem Diesel-Oxidationskatalysator erfasst und in den Schritten (b) und (c) mit berücksichtigt wird. Auf diese Weise wird der Diesel-Oxidationskatalysator vorteilhaft in die Regeneration des DPF mit einbezogen, indem dessen Einfluss auf die Abgastemperatur und/oder den Sauerstoffgehalt berücksichtigt wird.
-
Das Verfahren ist flexibler einzusetzen, wenn die einzusetzenden Mittel jeweils vor dem Diesel-Oxidationskatalysator und/oder vor dem Dieselpartikelfilter auf den Abgasstrom einwirken oder in diesen eingebracht werden. Dadurch kann eine jeweilige Bauart der Abgasanlage oder spezielle, die Regeneration des DPF betreffende Erfordernisse besser berücksichtigt werden.
-
Eine wichtige Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Vorrat an Mitteln die Luftzufuhr ist. Mittels einer Steuerung oder Regelung der Luftzufuhr kann vorteilhaft und unmittelbar der Sauerstoffgehalt des Abgases verändert werden, so dass die Regeneration der DPF optimal ablaufen kann. Die Luftzufuhr ist somit geeignet – alleine oder ergänzend zu den übrigen Mitteln – den Sauerstoffgehalt des Abgases einzustellen. Dabei kann die Luftzufuhr in den Brenner integriert und gegebenenfalls unabhängig von diesem betrieben werden, oder die Luftzufuhr kann als eine getrennte Luftpumpe ausgeführt sein.
-
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Vorrat an Mitteln der Brenner und die Luftzufuhr ist. Damit kann der Brenner ergänzend zur Luftzufuhr verwendet werden, um die Regeneration des DPF durchzuführen und zu steuern bzw. zu regeln. Beispielsweise kann dadurch vorteilhaft der Temperaturbereich des Abgases (Abgastemperatur) erweitert werden, in welchem eine Regeneration des DPF möglich oder sinnvoll ist.
-
Eine nochmals weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Vorrat an Mitteln die Dosiereinrichtung und die Luftzufuhr ist. Damit es möglich, ohne Zuhilfenahme des Brenners eine Regeneration des DPF durchzuführen und dennoch zugleich den Sauerstoffgehalt des Abgases einzustellen.
-
Eine Maximierung der Möglichkeiten ergibt sich, wenn der Vorrat an Mitteln der Brenner, die Luftzufuhr und die Dosiereinrichtung ist. Hierdurch kann vorteilhaft – unmittelbar an einem Auslass der Brennkraftmaschine gemessen – in einem besonders großen Bereich der Temperatur und des Sauerstoffgehalts des Abgases eine Regeneration des DPF durchgeführt werden. Durch die Ermittlung des Abgasmassenstroms, der Abgastemperatur und/oder des Sauerstoffgehalts einerseits und die Veränderung der Abgastemperatur und des Sauerstoffgehalts mit den beschriebenen Mitteln andererseits, kann sowohl die für die Regeneration benötigte Zeit kurz gehalten werden, als auch einer Beschädigung des DPF wirksam vorgebeugt werden.
-
Ergänzend ist vorgesehen, dass während einer Regeneration des Dieselpartikelfilters (DPF) die Mittel zeitlich nacheinander in unterschiedlichen Kombinationen und/oder in unterschiedlichen Stärken beziehungsweise Mengen eingesetzt werden. Dies betrifft insbesondere die Luftzufuhr. Hierdurch wird die Regeneration des DPF sozusagen moduliert. Beispielsweise kann die Regeneration mild gestartet werden, indem anfangs der Sauerstoffgehalt vergleichsweise niedrig gehalten wird und danach stetig erhöht wird. Damit kann vorteilhaft ein besseres Freibrennen des DPF erreicht werden. Wird zusätzlich auch die Abgastemperatur erhöht, so vergrößert sich die Reaktionsgeschwindigkeit und entsprechend vermindert sich die Regenerationsdauer.
-
Weiterhin wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche Mittel enthält zum Erfassen oder Ermitteln eines Abgasmassenstroms, einer Abgastemperatur und/oder eines Sauerstoffgehalts des Abgases vor und/oder hinter dem Diesel-Oxidationskatalysator und/oder dem Dieselpartikelfilter. Damit sind wesentliche Voraussetzungen gegeben, um die das erfindungsgemäße Verfahren betreffenden Größen zu ermitteln. Insbesondere können vorteilhaft die Abgastemperatur und der Sauerstoffgehalt an den für das Verfahren wesentlichen Punkten der Abgasanlage erfasst werden und so die Funktion des Diesel-Oxidationskatalysators und des DPF auch während der Regeneration überwacht werden.
-
Ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung einen Brenner, insbesondere einen Flammenbrenner, eine Luftzuführung und/oder eine Dosiereinrichtung zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen umfasst. Damit. werden die für das Verfahren einzusetzenden Mittel bereit gestellt, um die Regeneration des DPF neben einer Veränderung der Abgastemperatur auch durch eine Veränderung des Sauerstoffgehalts erfindungsgemäß durchzuführen.
-
Die Vorrichtung baut kompakter, wenn die Luftzuführung in die Dosiereinrichtung baulich integriert ist. Hierdurch werden vorteilhaft zwei der einzusetzenden Mittel in einer Baueinheit vereint und somit Platz gespart.
-
Eine Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass der Brenner und die Dosiereinrichtung zum Einbringen von Kohlenwasserstoffen baulich integriert sind. Damit baut die Vorrichtung besonders kompakt, wobei zugleich Kosten eingespart werden.
-
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens arbeitet besonders wirksam, wenn die Luftzuführung ein Gebläse ist. Damit kann der Sauerstoffgehalt besonders hoch eingestellt werden, wobei im Grenzfall in etwa der Sauerstoffgehalt der Umgebungsluft von rund 21 Prozent erreicht werden kann.
-
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
-
1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Regeneration eines Dieselpartikelfilters einer Brennkraftmaschine;
-
2 ein erstes vereinfachtes Ausführungsbeispiel einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine mit einem Brenner und einer Luftzufuhr;
-
3 ein zweites vereinfachtes Ausführungsbeispiel einer Abgasanlage mit einer Einrichtung zur Eindüsung von Kohlenwasserstoffen und einer Luftzufuhr;
-
4 ein drittes vereinfachtes Ausführungsbeispiel einer Abgasanlage mit einem Brenner, einer Luftzufuhr und einer Einrichtung zur Eindüsung von Kohlenwasserstoffen; und
-
5 ein viertes vereinfachtes Ausführungsbeispiel einer Abgasanlage mit einem Brenner, einer darin integrierten Einrichtung zur Eindüsung von Kohlenwasserstoffen und einer Luftzufuhr, zusammen mit einem Diagramm zur Darstellung wesentlicher das Verfahren bestimmender Größen.
-
Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
-
1 zeigt ein Flussdiagramm zur Ausführung des Verfahrens mit einem Computerprogramm einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung. In der Zeichnung der 1 erfolgt die Abarbeitung im Wesentlichen von oben nach unten.
-
In einem Start-Block 100 wird die Prozedur einer Regeneration eines Dieselpartikelfilters (DPF) begonnen. In einem folgenden Block 102 wird eine Temperatur des Abgases stromaufwärts des DPF gemessen oder aus anderen, vorhandenen Betriebsgrößen ermittelt. In einem nachfolgenden Block 104 wird ein Sauerstoffgehalt des Abgases stromaufwärts des DPF gemessen, beispielsweise mittels einer Abgassonde (Lambdasonde), oder aus anderen, vorhandenen Betriebsgrößen ermittelt. In einem weiteren Block 106 kann ein Massenstrom des Abgases ermittelt oder gemessen werden. Mittels einer oder mehrerer dieser drei ermittelten Größen kann ein Ausgangszustand des Abgases bestimmt werden.
-
Abhängig von einer oder mehrerer dieser Größen und gegebenenfalls von weiteren spezifischen Vorgaben – etwa für eine ”modulierte” Regeneration des DPF – wird im Block 108 anschließend mindestens ein einzusetzendes Mittel ausgewählt, und zwar aus einem durch einen Flammenbrenner, eine Einrichtung zum Eindüsen von Kohlenwasserstoffen und eine Luftpumpe gebildeten Vorrat an Mitteln.
-
Im Block 110 der 1 wird mit der im Block 108 getroffenen Auswahl an Mitteln und entsprechend den spezifischen Vorgaben die eigentliche Regeneration des DPF gesteuert bzw. geregelt. Der Block 110 kann dazu fallweise den Flammenbrenner, die Einrichtung zum Eindüsen von Kohlenwasserstoffen und/oder die Luftpumpe einschalten, abschalten oder in ihrer Stärke steuern. Gleichzeitig erhält der Block 110 die aktuellen Werte der in den Blöcken 102 bis 106 ermittelten Größen, um die Regeneration des DPF so zu regeln, dass diese innerhalb einer vorgegebenen Regenerationszeit und ohne Beschädigungen des DPF oder eines Dieseloxidationskatalysators ablaufen kann.
-
Im Block 112 wird abgefragt, ob Bedingungen vorliegen, um die DPF-Regeneration entweder im nachfolgenden Ende-Block 114 zu beenden oder im Block 110 fortzusetzen.
-
In den nachfolgenden 2 bis 5 wird der Flammenbrenner als ein Brenner 34, die Einrichtung zum Eindüsen von Kohlenwasserstoffen als eine Dosiereinrichtung 40 und die Luftpumpe als eine Luftzufuhr 36 bezeichnet.
-
Die 2 zeigt ein vereinfachtes Schema einer Abgasanlage 10 der nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens zur Regeneration eines DPF (Dieselpartikelfilter). Die Abgasanlage 10 enthält in der 2 in Strömungsrichtung von links nach rechts: ein Rohrsystem 12, durch das ein Abgasmassenstrom 14 strömt, einen Oxidationskatalysator 16 (”Diesel-Oxidationskatalysator”), einen Dieselpartikelfilter 18 und einen Auslass 20, der zu weiteren, nicht dargestellten Einrichtungen der Abgasanlage 10 führt, beispielsweise zu einem Schalldämpfer. Vor dem Oxidationskatalysator 16, sowie vor und nach dem Dieselpartikelfilter 18 sind jeweils ein oder mehrere Temperatursensoren 22, 24 und 26 sowie ein oder mehrere Lambdasonden 28, 30 und 32 angeordnet.
-
Es wird darauf hingewiesen, dass gegebenenfalls nicht alle der in der 2 bezeichneten Temperatursensoren 22, 24 und 26 und Lambdasonden 28, 30 und 32 zur Steuerung bzw. Regelung der Regeneration erforderlich sind. Ebenso kann die Reihenfolge des Dieselpartikelfilters 18 und des Oxidationskatalysators 16 vertauscht sein, oder der Oxidationskatalysator 16 kann gegebenenfalls nicht in der Abgasanlage 10 enthalten sein.
-
In der Zeichnung sind oberhalb des Rohrsystems 12 ein Brenner 34 und eine Luftzufuhr 36 angeordnet. Der Brenner 34 ist vorliegend als ein Flammenbrenner ausgeführt und leitet einen erzeugten Flammenstrahl bzw. eine erzeugte Luft oder Heißluft über einen Stutzen 38 in das Rohrsystem 12 ein. Die Luftzufuhr 36 ist als ein Gebläse ausgeführt.
-
Bei einer Regeneration des Dieselpartikelfilters 18 wird zunächst mittels einem oder mehreren der Temperatursensoren 22, 24 und 26, der Lambdasonden 28, 30 und 32 sowie gegebenenfalls unter Berücksichtigung eines aktuellen Abgasmassenstroms 14 ein Ausgangzustand der Abgasanlage 10 bzw. des Abgases ermittelt. Darauf aufbauend wird ausgewählt, ob und wie stark jeweils der Brenner 34 und/oder die Luftzufuhr 36 zu betätigen sind, um die Regeneration des Dieselpartikelfilters 18 durchzuführen. Beispielsweise wird der Brenner 34 eingeschaltet und es wird über die Luftzufuhr 36 eine solche Luftmenge zugeführt, dass sowohl der Brenner 34 betrieben werden kann als auch ein Sauerstoffgehalt des Abgases vor dem Dieselpartikelfilter 18 innerhalb vorgegebener Grenzen liegt. Weist das im Rohrsystem 12 strömende Abgas bereits eine für die Regeneration des Dieselpartikelfilters 18 geeignete Temperatur auf, so kann der Brenner 34 zumindest zeitweise abgeschaltet werden und lediglich die Luftzufuhr 36 eingeschaltet werden, um den Sauerstoffgehalt des Abgases einzustellen.
-
Die 3 zeigt ein zu der 2 vergleichbares Schema einer Abgasanlage 10, wobei im Unterschied zu der 2 am Stutzen 38 eine Dosiereinrichtung 40 (HC-Injektor) zur Eindüsung von Kohlenwasserstoffen sowie die Luftzufuhr 36 angeschlossen sind.
-
Bei einer Regeneration des Dieselpartikelfilters 18 wird wiederum zunächst – wie erläutert – ein Ausgangzustand der Abgasanlage 10 ermittelt. Darauf aufbauend wird ausgewählt, ob und wie stark jeweils die Dosiereinrichtung 40 und/oder die Luftzufuhr 36 betätigt werden. Wiederum gilt es, jeweils vor dem Dieselpartikelfilter 18 die Temperatur und den Sauerstoffgehalt des Abgases innerhalb vorgegebener Grenzen einzustellen bzw. zu regeln, damit die Regeneration innerhalb einer vorgegebenen Zeit und für den Dieselpartikelfilter 18 schonend durchgeführt werden kann.
-
Die 4 zeigt eine die 2 und 3 kombinierende Anordnung. Am Stutzen 38 ist der Brenner 34 angeordnet, der seinerseits von der Luftzufuhr 36 mit Umgebungsluft versorgt wird. Stromabwärts des Stutzens 38 ist die Dosiereinrichtung 40 angeordnet, um Kohlenwasserstoffe in das Abgas eindüsen zu können.
-
Die Regeneration des Dieselpartikelfilters 18 wird entsprechend den in den 2 und 3 dargestellten Anordnungen durchgeführt, wobei ein Vorrat von einzusetzenden Mitteln, umfassend den Brenner 34, die Luftzufuhr 36 und die Dosiereinrichtung 40, größer ist, so dass die Regeneration noch flexibler und präziser durchgeführt werden kann. Werden der Brenner 34 und die Dosiereinrichtung 40 gleichzeitig betrieben, so kann dennoch durch eine passende Einstellung der Stärke der Luftzufuhr 36 sichergestellt werden, dass ein Sauerstoffgehalt (Lambda-Wert) des Abgases innerhalb vorgegebener Grenzen bleibt.
-
Mit den in der 4 dargestellten Mitteln ist es gegebenenfalls noch einfacher, die Regeneration nach vorgegebenen Profilen durchzuführen. So kann etwa die Regeneration ”moduliert” erfolgen, indem diese zu Beginn bei einer vergleichsweise niedrigen Abgastemperatur und einem vergleichsweise niedrigen Sauerstoffgehalt durchgeführt wird, und danach stetig auf höhere Abgastemperaturen und höhere Sauerstoffgehalte übergegangen wird. Damit kann ein besseres Freibrennen des Dieselpartikelfilters 18 erreicht werden.
-
Die 5 zeigt im oberen Teil der Zeichnung eine zur 4 ähnliche Anordnung einer Abgasanlage 10, wobei diese besonders platzsparend aufgebaut ist, indem die Dosiereinrichtung 40 baulich in den Brenner 34 integriert ist. Damit werden zugleich auch Kosten gespart.
-
Die 5 zeigt im unteren Teil der Zeichnung ein Diagramm mit einer Abszisse 46, welche eine zum oberen Teil der Zeichnung von 5 maßstabsgleiche Längen-Zuordnung angibt, sowie mit einer Ordinate 48, an welcher Temperaturen und Sauerstoffgehalte des Abgases entsprechend den fünf in der Zeichnung dargestellten Kurven eingetragen sind.
-
Eine erste Kurve 50 zeigt einen qualitativen Verlauf einer Abgastemperatur längs des Rohrsystems 12 und des Oxidationskatalysators 16, wobei der Brenner 34 in Betrieb ist. Eine zweite Kurve 52 zeigt einen ähnlichen Verlauf der Abgastemperatur, wobei der Brenner 34 nicht in Betrieb ist, sondern nur ein Einblasen von Luft mittels der Luftzufuhr 36 vorgenommen wird. Eine dritte Kurve 54 zeigt einen qualitativen Verlauf eines Sauerstoffgehalts des Abgases, wobei sowohl der Brenner 34 als auch die Dosiereinrichtung 40 in Betrieb sind, und wobei ein Lambda-Wert des Abgases mittels der Luftzufuhr 36 von in etwa eins eingestellt ist. Eine vierte Kurve 56 zeigt einen Verlauf des Sauerstoffgehalts des Abgases, wobei nur die Luftzufuhr 36 und die Dosiereinrichtung 40 in Betrieb sind. Eine fünfte Kurve 58 zeigt einen Verlauf des Sauerstoffgehalts des Abgases, wobei nur die Dosiereinrichtung 40 in Betrieb ist.
-
Man erkennt an den Kurven 54 und 56, wie durch die Luftzufuhr 36 während des Betriebs des Brenners 34 und/oder der Dosiereinrichtung 40 der Sauerstoffgehalt des Abgases beim Eintritt in den Oxidationskatalysator 16 bzw. in den Dieselpartikelfilter 18 trotz eines unvermeidlichen Abfalls genügend hoch gehalten werden kann. Im Gegensatz dazu ist an der Kurve 58 zu erkennen, wie beim Betrieb ohne die Luftzufuhr 36 der Sauerstoffgehalt des Abgases beim Eintritt in den Oxidationskatalysator 16 bzw. in den Dieselpartikelfilter 18 plötzlich und stark auf einen unzureichenden Wert abfällt.
-
Durch die Luftzufuhr 36 kann also vorteilhaft erreicht werden, dass eine Regeneration des Dieselpartikelfilters 18 bei einem jeweils optimalen Sauerstoffgehalt des Abgases durchgeführt werden kann.
