DE102010037538A1 - Verfahren zum Zuführen von Luft an einen Abgasbrenner sowie Einrichtung zum Zuführen von Luft an einen solchen Brenner - Google Patents

Verfahren zum Zuführen von Luft an einen Abgasbrenner sowie Einrichtung zum Zuführen von Luft an einen solchen Brenner Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren dient zum Zuführen von Luft an einen mit seinem Ausgang einen Abgasstrang 4 einer Brennkraftmaschine 1 in Strömungsrichtung des Abgases vor einem in den Abgasstrang 4 eingeschalteten Reinigungsaggregat 5, 6 beaufschlagenden Brenner 11. Die für den Betrieb des Brenners 11 zugeführte Luft wird durch einen innerhalb des Motorraums oder in dessen unmittelbarer Nähe angeordneten Luftförderer 18 gefördert. Dieser umfasst einen mittels eines Elektromotors 20 angetriebenen Verdichter 19. Der Elektromotor 20 ist mit einem gasdurchströmbaren Kühlmantel 21 ausgerüstet. Bei einem Betrieb des Verdichters 19 wird von außerhalb des Motorraums Umgebungsluft durch den Kühlmantel 21 gefördert. Der Luftförderer 18 ist in unterschiedlichen Betriebsmodi betreibbar. In einem ersten Betriebsmodus – dem Brennerluftfördermodus – wird dem Brenner 11 Luft zugeführt. In einem zweiten Betriebsmodus – dem Kühlmodus – wird der Verdichter 19 ohne oder im Wesentlichen ohne Gegendruck arbeitend angetrieben. Vor Schalten des Luftförderers 18 in seinen Brennerluftfördermodus wird dieser im Kühlmodus betrieben, bis der Elektromotor 20 gegenüber der Temperatur im Motorraum signifikant herabgekühlt worden ist. Beschrieben ist des Weiteren eine Einrichtung 15 zum Zuführen von Luft an einem mit seinem Ausgang einen Abgasstrang 4 einer Brennkraftmaschine 1 in Strömungsrichtung des Abgases vor einem in den Abgasstrang 4 eingeschalteten Reinigungsaggregat 5, 6 beaufschlagenden Brenner. Die Einrichtung 15 verfügt über einen durch einen Elektromotor 20 angetriebenen Verdichter 19. Der Elektromotor 20 ist mit einem gasdurchströmbaren Kühlmantel 21 ausgerüstet. Dem Verdichter 19 ist in Förderrichtung der Luft nachgeschaltet ein Abblasventil zugeordnet, durch das wenn geöffnet, die von dem Verdichters 19 geförderte Luft ohne oder weitestgehend ohne Gegendruck in die Umgebung ausblasbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuführen von Luft an einen mit seinem Ausgang einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine in Strömungsrichtung des Abgases vor einem in dem Abgasstrang eingeschalteten Reinigungsaggregat beaufschlagenden Brenner, bei welchem Verfahren die dem Brenner zugeführte Luft durch einen Luftförderer mit einem mittels eines Elektromotors angetriebenen, innerhalb des Motorraums oder in dessen unmittelbarer Nähe angeordneten Verdichter gefördert wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Zuführen von Luft an einen mit seinem Ausgang einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine in Strömungsrichtung des Abgases vor einem in den Abgasstrang eingeschalteten Reinigungsaggregat beaufschlagenden Brenner mit einem durch einen Elektromotor angetriebenen Verdichter.
  • Zum Reinigen der von einer Brennkraftmaschine, etwa eines Dieselmotors ausgestoßenen Abgase ist es mitunter erforderlich, dass das Abgas bzw. das Abgasreinigungsaggregat eine bestimmte Mindesttemperatur aufweisen muss. Um eine solche Abgasnachbehandlungsvorgang auch dann durchführen zu können, wenn das Abgas und damit das Abgasreinigungsaggregat noch nicht die Mindesttemperatur aufweist, wird mitunter das Abgas durch zusätzliche Maßnahmen, etwa durch Einschaltung eines Abgasbrenners erwärmt.
  • Dieselbrennkraftmaschinen sind zum Reduzieren von schädlichen Emissionen mit Abgasreinigungsanlagen ausgerüstet. Das von einer solchen Dieselbrennkraftmaschine ausgestoßene Abgas wird zu diesem Zweck durch eine solche Abgasreinigungsanlage geleitet. Die Abgasreinigungsanlage umfasst einen Abgasstrang, in dem ein oder mehrere Abgasreinigungsaggregate eingeschaltet sind. Zum Entfernen von im Abgas mitgeführtem Ruß kann in den Abgasstrang ein Partikelfilter eingeschaltet sein. Auf der anströmseitigen Oberfläche des Partikelfilters akkumuliert der im Abgas mitgeführte Ruß. Damit im Zuge der sukzessiven Rußakkumulation der Abgasgegendruck nicht zu weit ansteigt und der Filter verstopft, wird bei ausreichender Rußbeladung des Filters eine Rußoxidation (Rußabbrand) herbeigeführt. Nach Abschluss einer solchen Rußoxidation ist der Partikelfilter regeneriert. Zurück bleibt ein nicht verbrennbarer Ascherest. Damit eine Rußoxidation stattfindet, muss der Ruß eine gewisse Temperatur aufweisen. Da je nach Betrieb der Dieselbrennkraftmaschine die notwendige Temperatur zum Auslösen eines Rußabbrandes durch das anströmende Abgas nicht immer erreicht wird, ist es in solchen Fällen erforderlich, zum Auslösen eines Regenerationsprozesses thermische Energie anderweitig zuzuführen. Dies erfolgt entweder durch Erwärmen des Filterkörpers oder seiner anströmseitigen Oberfläche mit Hilfe von elektrischen Heizelementen oder durch Erwärmen des dem Filter anströmenden Abgases durch Einsatz von Brennern und/oder Oxidationskatalysatoren, die zum Erhöhen der Abgastemperatur mit Kraftstoff beaufschlagt werden.
  • Ist eine Entstickung des Abgases gewünscht, werden in den Abgasstrang SCR-Katalysatoren (Selective Catalytic Reduction) eingeschaltet. Für einen SCR-Prozess wird ein Reduktionsmittel benötigt. Als Reduktionsmittel wird Ammoniak eingesetzt. Dieses wird typischerweise in Form einer wässrigen Harnstofflösung, dem SCR-Katalysator vorgeschaltet, in den Abgasstrang eingedüst. Dabei ist Sorge dafür zu tragen, dass die dem Abgasstrom beigemengte Harnstofflösung vor Erreichen des SCR-Katalysators zum Freigeben des darin enthaltenen Ammoniak thermolytisch aufgespalten worden ist. Eine thermolytische Aufspaltung der zugeführten Harnstofflösung erfolgt in der Temperatur des Abgasstromes, so dass lediglich eine ausreichende Strömungsstrecke zwischen dem Ort der Harnstoffeindüsung und dem SCR-Katalysator vorhanden sein muss. Zur Harnstoffaufbereitung innerhalb des Abgasstromes werden Mischrohre eingesetzt, in denen zum Unterstützen eines Zerstäubungsvorganges der Harnstofflösung Umgebungsluft zugeführt wird. Zur weiteren Unterstützung der Harnstoffaufbereitung innerhalb des Abgasstromes kann dieses erwärmt zugeführt werden. Hierzu sind jedoch zusätzliche Wärmequellen notwendig.
  • Aus DE 10 2005 054 733 A1 ist ein Brenner zur Katalysatoraufheizung mit gesteuerter oder geregelter Kraftstoffzuführung beschrieben. Bei dieser vorbekannten Abgasreinigungsanlage wird die für den Betrieb eines solchen Brenners benötigte Luft mit dem darin enthaltenen Sauerstoff dem Brenner mittels eines Verdichters zugeführt. Der Verdichter ist in die Luftzuführleitung, die den Lufteingang des Brenners beaufschlagt, eingeschaltet. Der Verdichter ist elektromotorisch angetrieben und durch eine Steuereinheit ansteuerbar. Bei einem Einsatz eines solchen Brenners zum Unterstützen eines Regenerationsprozesses an einem Partikelfilter wird dieser nur für die Dauer eines solchen Regenerationsprozesses betrieben. In Abhängigkeit von der Größe des Systems nimmt eine solche Regeneration nur etwa 10 bis 20 Minuten in Anspruch. Eine Regeneration ist je nach Auslegung des Systems etwa alle 10 bis 20 Betriebsstunden erforderlich.
  • Verdichter und Elektromotor bilden als Luftförderer typischerweise eine Baueinheit und sind im Motorraum, also in unmittelbarer Nähe der Brennkraftmaschine untergebracht. Dieses bedeutet, dass der Elektromotor die im Motorraum herrschenden Temperaturen aufweist. Diesen muss er Stand halten. Im Motorraum sind Temperaturen von etwa 80°C bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine typisch. Bei der Auslegung des Elektromotors ist ferner zu berücksichtigen, dass dieser bei seinem Betrieb zum Antreiben des Verdichters sich zusätzlich selbst erwärmt. Die diesen Ansprüchen genügenden Elektromotoren sind aufwändig in ihrer Herstellung. Dieses gilt nicht nur für die eigentlichen Motoren, sondern auch für die damit zusammenhängenden Komponenten, wie Steuerungen und dergleichen.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung der Eingangs genannten Art dergestalt weiterzubilden, dass trotz Anordnens des Verdichters mit seinem Elektromotor in einer warmen Umgebung, wie etwa in einem Motorraum auch Motoren und begleitende Aggregate eingesetzt werden können, die in Bezug auf ihre Betriebstemperatur letztendlich nur geringeren Anforderungen genügen.
  • Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes Verfahren, bei dem zum Antreiben des Verdichters ein mit einem gasdurchströmbaren Kühlmantel ausgerüsteter Elektromotor verwendet wird, wobei bei einem Betrieb des Verdichters von außerhalb des Motorraums angesaugte Umgebungsluft durch den Kühlmantel gefördert wird, und dass der Luftförderer in unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben wird, wobei in einem ersten Betriebsmodus – den Brennerluftfördermodus – Luft dem Brenner zugeführt wird und wobei in einem zweiten Betriebsmodus – dem Kühlmodus – der Verdichter ohne oder im wesentlichen ohne Gegendruck arbeitend angetrieben wird, und dass der Luftförderer vor einem vorgesehenen Betrieb im Brennerluftfördermodus in seinem Kühlmodus solange betrieben wird, bis der Elektromotor gegenüber der Temperatur im Motorraum signifikant herabgekühlt worden ist.
  • Die einrichtungsbezogene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Eingangs genannte, gattungsgemäße Einrichtung gelöst, bei der der Elektromotor mit einem gasdurchströmbaren Kühlmantel ausgerüstet ist und dass dem Verdichter in Förderrichtung der Luft nachgeschaltet ein Abblasventil vorgesehen ist, durch das, wenn geöffnet, die von dem Verdichter geförderte Luft ohne oder weitestgehend ohne Gegendruck in die Umgebung ausblasbar ist.
  • Bei der vorgeschlagenen Lösung wird ein Elektromotor mit einem gasdurchströmbaren Kühlmantel als Teil des Luftförderers eingesetzt, durch welchen Kühlmantel die von dem Verdichter angesaugte Luft strömt, bevor diese in den Verdichter selbst eintritt. Die angesaugte Luft wird dem Verdichter von außerhalb des Motorraums zugeführt. Folglich wird bei einem Betrieb des Verdichters durch die durch den Kühlmantel des Elektromotors geleitete und gegenüber der Temperatur im Motorraum erheblich kühlere Umgebungsluft der Elektromotor gekühlt. Um darüber hinaus Sorge dafür zu tragen, dass bei einem Förderbetrieb des Verdichters zum Zuführen von Luft an den Brenner die durch diesen Betrieb des Elektromotors erzeugte Wärme nicht zu einer übermäßigen Erwärmung desselben führt, ist vorgesehen, dass der Elektromotor vor einer vorgesehenen Luftförderperiode zum Zuführen von Luft an den Brenner gekühlt wird. Erreicht wird dieses durch Betreiben des Verdichters in einem Kühlmodus, in dem der Verdichter durch den Elektromotor zwar angetrieben wird, wobei der Verdichter jedoch im Unterschied zu einem Brennerluftfördermodus nicht oder im wesentlichen nicht gegen einen Gegendruck arbeitet. Zu diesem Zweck verfügt die Einrichtung über ein Ausblasventil, durch das, wenn geöffnet, die durch den Verdichter geförderte Luft unmittelbar in die Umgebung ausgeblasen wird. Dabei versteht es sich, dass durch das Ausblasventil selbst dem Verdichter kein oder zumindest kein nennenswerter Gegendruck entgegengestellt wird. In diesem Kühlmodus, in dem dem Brenner keine Luft zugeführt wird, arbeitet der Elektromotor nur in einem Teillastbereich, also nur mit einem Bruchteil seiner möglichen Leistung. Der Verdichter wird typischerweise nur mit einer solchen Leistung des Elektromotors angetrieben, dass von außerhalb des Motorraums Umgebungsluft durch den Verdichter angesaugt und durch den Kühlmantel des Elektromotors gefördert wird, um diesen auf diese Weise von der Temperatur seiner Umgebung – der Temperatur im Motorraum – herabzukühlen. Durch den Kühlmodus wird der Elektromotor, der ansonsten zu Beginn einer Brennerluftförderperiode die im Motorraum herrschende Temperatur von bis zu 80°C aufweist, gegenüber dieser signifikant herabgekühlt. Je nachdem wie lange der Kühlmodus betrieben wird, kann eine Abkühlung des Elektromotors aufgrund seines Betriebes zwar nicht bis auf die Temperatur der angesaugten Umgebungsluft gebracht werden, so jedoch gegenüber der üblicherweise im Motorraum bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine herrschenden Temperatur auf eine um zumindest 20 bis 40°C abgesenkte Temperatur. Wird der Luftförderer anschließend in den Brennerluftfördermodus geschaltet, bei dem der Verdichter gegen den im Abgasstrang herrschenden Druck arbeitet und der Elektromotor typischerweise mit einer höheren Leistung angesteuert wird, kann dieser erheblich länger betrieben werden, bis dieser seine maximal zugelassene Betriebstemperatur erreicht hat. In aller Regel dürfte eine Erwärmung des Elektromotors bei einem Betrieb des Luftförderers im Brennerluftfördermodus bis zum Erreichen seiner maximal zulässigen Betriebstemperatur länger dauern als die Zeitdauer, die der Brenner beispielsweise für den Prozess der Regeneration eines Partikelfilters betrieben wird.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass, sollte der Elektromotor seine maximal zugelassene Betriebstemperatur erreichen, wenn der Brennerbetrieb tatsächlich noch nicht abgeschlossen ist, der Brennerluftfördermodus kurzzeitig unterbrochen und der Luftförderer in den Kühlmodus geschaltet wird. Auf diese Weise kann der Elektromotor zum Antreiben des Verdichters auch kurzzeitig eine Zwischenkühlung erfahren. Dieses kann mehrfach wiederholt werden, falls erforderlich.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte 1. 1 zeigt in einer schematisierten Darstellung nach Art eines Blockschaltbildes eine an einen Dieselmotor 1 angeschlossene Abgasreinigungsanlage 2, angeschlossen an den Abgaskrümmer 3 des Dieselmotors 1. Die Abgasreinigungsanlage 2 verfügt über einen Abgasstrang 4, in den als Abgasreinigungsaggregat bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Partikelfilter 5 sowie ein dem Partikelfilter 5 vorgeschalteter Oxidationskatalysator 6 eingeschaltet sind. Der Partikelfilter 5 und der Oxidationskatalysator 6 sind gemeinsam in einem Gehäuse 7 angeordnet. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse 7 zwischen dem Oxidationskatalysator 6 und dem Partikelfilter 5 eine Schnittstelle zum Öffnen des Gehäuses 7 aufweist. Dieses dient dem Zweck, bei Bedarf an die anströmseitige Oberfläche des Partikelfilters 5 zu gelangen, etwa um Aschereste entfernen zu können. Das Gehäuse 7 verfügt über einen Eingangskonus 8, in den ein Abgasrohr 9 des Abgasstranges 4 mündet.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mündet in den Eingangskonus 8 des Gehäuses 7 an der der Mündung des Abgasrohres 9 gegenüberliegenden Seite ein weiteres Rohr 10. Bei diesem handelt es sich um das Abgasrohr eines Brenners 11. Der Brenner 11 dient zum Zuführen von thermischer Energie in den Abgasstrang 4, insbesondere zum Zuführen von thermischer Energie zum Zwecke einer Regeneration des Partikelfilters 5.
  • Bei dem Brenner 11 handelt es sich um einen Kraftstoffbrenner. Dieser ist angeschlossen an eine Kraftstoffzuführleitung 12, in die eine in nicht näher dargestellter Weise von einem Steuergerät angesteuerte Dosierpumpe 13 zum Dosieren der Kraftstoffzufuhr eingeschaltet ist. Angeschlossen an den Brenner 11 ist des Weiteren eine Luftzuführleitung 14. Über die Luftzuführleitung 14 wird die für einen Betrieb des Brenners 11 benötigte Luft zugeführt. Eingeschaltet in die Luftzufuhrleitung 14 ist eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 15 in 1 gekennzeichnete Einrichtung zum Regeln der Luftzufuhr an den Brenner 11. Die Regeleinrichtung 15 umfasst einen Massenstromsensor 16, der angeordnet ist, um die durch die Luftzuführleitung 14 geförderte Luft zu erfassen. Das Ausgangssignal des Massenstromsensors 16 beaufschlagt einen Eingang einer Steuereinheit 17. Angesteuert von der Steuereinheit 17 ist ein mit seinem Förderglied in die Luftzufuhrleitung 14 eingeschalteter Luftförderer 18. Der Luftförderer 18 des dargestellten Ausführungsbeispiels umfasst als Luftförderglied einen Verdichter 19. Dieser sitzt auf der Antriebswelle eines Elektromotors 20. Durch die Steuereinheit 17 kann die Drehzahl des Elektromotors 20 und somit die Förderleistung des Verdichters 19 beeinflusst werden.
  • Der Verdichter 19 und der Elektromotor 20 bilden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Baueinheit. Der Elektromotor 20 ist mit einem Kühlmantel 21 ausgerüstet. Der Kühlmantel 21 umfasst Wegsamkeiten, die gasdurchströmbar sind. Die Wegsamkeit des Kühlmantel 21 ist in die Luftzufuhrleitung 14 eingeschaltet. Mithin strömt durch den Kühlmantel 21 von dem Verdichter 19 geförderte Luft. Der Kühlmantel 21 ist eingangsseitig im Bezug auf die Luftförderung durch den Verdichter 19 angeordnet. Daher strömt die über die Luftzuführleitung 14 angesaugte Luft zunächst durch den Kühlmantel 21 und sodann in den Verdichter 19. Die von dem Verdichter 19 angesaugte Luft wird nicht dem Motorraum entnommen, in dem der Verdichter 19 und der Elektromotor 20 angeordnet sind, sondern der Umgebung außerhalb des Motorraums. Dem Verdichter 19 in Förderrichtung der von ihm geförderten Luft nachgeschaltet ist in die Luftzuführleitung 14 ein Mehrwegeventil eingeschaltet, welches bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Ventil mit zwei Schaltstellungen und drei Wegen, mithin als 2/3-Wegeventil 22 ausgeführt ist. Eingangsseitig ist das 2/3-Wegeventil 22 an den Ausgang des Verdichters 19 angeschlossen. Je nach Stellung des Schaltgliedes des 2/3-Wegeventils ist entweder der Ausgang des Verdichters 19 zu dem Lufteingang 23 des Brenners 11 durchgeschaltet oder diese Wegsamkeit ist gesperrt und eine Wegsamkeit in die unmittelbare Umgebung ist geöffnet. Letztere Stellung des 2/3-Wegeventils 22 stellt eine Abblasstellung dar, in welcher von dem Verdichter 19 geförderte Luft unmittelbar in die Umgebung – also in den Motorraum – abgeblasen wird. Die andere Schaltstellung des 2/3-Wegeventils 22, bei der der Ausgang des Verdichters 19 den Lufteingang 23 des Brenners 11 beaufschlagt, kann als Förderstellung zum Zuführen von von dem Brenner 11 benötigter Luft angesprochen werden.
  • Die Regeleinheit 15 wird für die Zwecke des Betriebs des Brenners 11, der wiederum nur für die Zwecke und Dauer eines Regenerationsprozesses des Partikelfilters 5 betrieben wird, wie folgt betrieben: Der Beladungszustand des Partikelfilters 5 mit Ruß wird bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine durch geeignete und an sich bekannte Maßnahmen beobachtet. Ist eine für die Zwecke des Auslösens und Durchführens einer Regeneration hinreichende Rußbeladung festgestellt worden und soll ein Betrieb des Brenners 11 aufgenommen werden, wird zunächst der Luftförderer 18 in seinem Kühlmodus betrieben. Im Kühlmodus ist das 2/3-Wegeventil 22 in seine Ausblasstellung geschaltet. Der Elektromotor 20 wird mit geringer Leistung betrieben, sodass durch den Verdichter 19 Luft über die Luftzuführleitung 14 angesaugt und ohne oder zumindest weitgehend ohne Gegendruck aus den 2/3-Wegeventil in den Motorraum abgeblasen wird. In dem Kühlmodus arbeitet der Elektromotor 20 mit nur sehr geringer Last, sodass sich dieser aufgrund seines Betriebes nur geringfügig erwärmt. Zu Beginn des Kühlmodus befinden sich der Elektromotor 20 und der Verdichter 19 naturgemäß auf derjenigen Temperatur, die im Motorraum herrscht, beispielsweise etwa 80°C. Das Fördern von gegenüber dieser Temperatur auf relativ geringer Temperatur befindlicher Umgebungsluft mit einer Temperatur von beispielsweise 25°C erfolgt im Kühlmodus für den Elektromotor 20 quasi ohne Last erfolgt. Bei diesem Betriebsmodus wird der Elektromotor 20 durch die durch seinen Kühlmantel 21 geförderte relativ kühle Umgebungsluft herabgekühlt, bis dieser beispielsweise nur noch eine Temperatur von 40°C aufweißt. Zum Beobachten der Elektromotortemperatur befindet sich innerhalb des Kühlmantels 21 ein in der Figur nicht dargestellter Temperatursensor. Ist der Elektromotor 20 auf eine vorbestimmte Temperatur herabgekühlt, oder ist der Luftförderer 18 für eine gewisse vorgegebene Zeitdauer in seinem Kühlmodus betrieben worden, wird der Brennerbetrieb aufgenommen und der Luftförderer 18 in seinen Brennerluftfördermodus geschaltet. In diesem Modus wird das Abblasventil des 2/3-Wegeventils 22 geschlossen und die Wegsamkeit zwischen dem Ausgang des Verdichters 19 und das 2/3-Wegeventil 22 in seine Förderstellung geschaltet. Der Elektromotor 20 wird entsprechend der von dem Brenner 11 benötigten Luftmenge angesteuert. Mithin nimmt der Luftförderer 18 seinen Förderbetrieb ausgehend von der zuvor durch den Kühlmodus eingestellten Temperatur, die bei dem beschriebenen Beispiel etwa 40°C beträgt, auf. Auch in diesem Betriebsmodus durchströmt die von der kühleren Umgebung herangeführte Luft den Kühlmantel 21 und kühlt den Elektromotor 20. Eine übliche Betriebsdauer des Brenners 11 ist in aller Regel kürzer als diejenige Zeitspanne, die der Elektromotor 20 betrieben werden kann, bevor dieser infolge der bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine im Motorraum herrschenden Temperatur und seiner betriebsbedingten Erwärmung seine maximal zugelassene Betriebstemperatur erreicht hat.
  • Die Beschreibung der Erfindung macht deutlich, dass durch die beschriebenen Maßnahmen in einfacher, jedoch besonders wirkungsvoller Art und Weise die Effizienz eines Elektromotors zum Antreiben eines Verdichters gesteigert werden kann. Dieses hat auch zur Konsequenz, dass für die vorgesehenen Zwecke aufgrund einer solcher Betriebsweise bzw. der besonderen Ausgestaltung des Systems Elektromotoren zum Antreiben eines Verdichters für die Zwecke des Förderns von für den Betrieb eines Brenners benötigter Luft eingesetzt werden können, die ansonsten für diese Zwecke aufgrund nicht hinlänglicher Temperaturbeständigkeit nicht geeignet wären.
  • Ferner macht die Beschreibung der Erfindung deutlich, dass durch die beschriebenen Maßnahmen der Verdichter selbst auch vorgekühlt wird, sodass auch seine Leistungsfähigkeit für die Betriebsdauer aufgrund der geringeren Temperatur verbessert ist.
  • Es versteht sich, dass das vorbeschriebene Verfahren nur dann eingesetzt zu werden braucht, wenn die in der Umgebung des Luftförderers bzw. eines Elektromotors herrschende Temperatur einen unteren Schwellwert überschritten hat. Herrscht im Motorraum ohnehin eine hinreichend kühle Temperatur, kann auch ohne vorheriges Betreiben des Luftförderers in seinem Kühlmodus dieser direkt im Brennerluftzuführmodus betrieben werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Dieselmotor
    2
    Abgasreinigungsanlage
    3
    Abgaskrümmer
    4
    Abgasstrang
    5
    Partikelfilter
    6
    Oxidationskatalysator
    7
    Gehäuse
    8
    Eingangskonus
    9
    Abgasrohr
    10
    Rohr
    11
    Brenner
    12
    Kraftstoffzuführleitung
    13
    Dosierpumpe
    14
    Luftzuführleitung
    15
    Regeleinrichtung
    16
    Massenstromsensor
    17
    Steuereinheit
    18
    Luftförderer
    19
    Verdichter
    20
    Elektromotor
    21
    Kühlmantel
    22
    2/3-Wegeventil
    23
    Lufteingang
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005054733 A1 [0005]

Claims (8)

  1. Verfahren zum Zuführen von Luft an einen mit seinem Ausgang einen Abgasstrang (4) einer Brennkraftmaschine (1) in Strömungsrichtung des Abgases vor einem in dem Abgasstrang (4) eingeschalteten Reinigungsaggregat (5, 6) beaufschlagenden Brenner (11), bei welchem Verfahren die dem Brenner zugeführte Luft durch einen Luftförderer (18) mit einem mittels eines Elektromotors (20) angetriebenen, innerhalb des Motorraums oder in dessen unmittelbarer Nähe angeordneten Verdichter (19) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antreiben des Verdichters (19) ein mit einem gasdurchströmbaren Kühlmantel (21) ausgerüsteter Elektromotor (20) verwendet wird, wobei bei einem Betrieb des Verdichters (19) von außerhalb des Motorraums angesaugte Umgebungsluft durch den Kühlmantel (21) gefördert wird, und dass der Luftförderer (18) in unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben wird, wobei in einem ersten Betriebsmodus – dem Brennerluftfördermodus – Luft dem Brenner (11) zugeführt wird und wobei in einem zweiten Betriebsmodus – dem Kühlmodus – der Verdichter (19) ohne oder im wesentlichen ohne Gegendruck arbeitend angetrieben wird, und dass der Luftförderer (18) vor einem vorgesehenen Betrieb im Brennerluftfördermodus in seinem Kühlmodus solange betrieben wird, bis der Elektromotor (20) gegenüber der Temperatur im Motorraum signifikant herabgekühlt worden ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlmodus die von dem Verdichter (19) geförderte Luft in die unmittelbare Umgebung des Verdichters (19) ausgeblasen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlmodus der Elektromotor (20) nur mit einem Bruchteil seiner möglichen Leistung betrieben wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass, sollte im Brennerluftfördermodus der Elektromotor (20) einen vorgegebenen oberen Temperaturschwellwert überschreiten, in den Kühlmodus umgeschaltet wird, bis der Elektromotor (20) auf einen vorgegebenen unteren Schwellwert abgekühlt worden ist.
  5. Einrichtung zum Zuführen von Luft an einen mit seinem Ausgang einen Abgasstrang (4) einer Brennkraftmaschine (1 ) in Strömungsrichtung des Abgases vor einem in den Abgasstrang (4) eingeschalteten Reinigungsaggregat (5, 6) beaufschlagenden Brenner (11) mit einem durch einen Elektromotor (20) angetriebenen Verdichter (19), dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (20) mit einem gasdurchströmbaren Kühlmantel (21) ausgerüstet ist und dass dem Verdichter (19) in Förderrichtung der Luft nachgeschaltet ein Abblasventil (22) vorgesehen ist, durch das, wenn geöffnet, die von dem Verdichter (19) geförderte Luft ohne oder weitestgehend ohne Gegendruck in die Umgebung ausblasbar ist.
  6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausblasventil Teil eines Mehrwegeventils (22) ist, durch welches in einer ersten Schaltstellung – der Ausblasstellung – eine Verbindung zur Umgebung und in einer zweiten Schaltstellung – der Förderstellung – eine Verbindung zum Lufteingang (23) des Brenners (11) herstellbar sind.
  7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil als 2/3-Wegeventil (22) ausgeführt ist.
  8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Elektromotor unterhalb seines Kühlmantels ein Temperatursensor zugeordnet ist.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6079114A (ja) * 1983-10-07 1985-05-04 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気微粒子処理装置
DE4130378A1 (de) * 1991-09-12 1993-03-18 Eberspaecher J Vorrichtung zur thermischen regeneration von partikelfiltern fuer dieselmotorenabgas
DE4244458A1 (en) * 1991-12-27 1993-07-01 Mitsubishi Electric Corp Electric pump supplying by=pass air to vehicle catalytic converters - circulates air inside motor case for cooling of motor, and has noise absorbers in air suction port
DE102005009431A1 (de) * 2005-03-02 2006-09-07 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
DE102005054733A1 (de) 2005-11-17 2007-05-24 Robert Bosch Gmbh Brenner zur Katalysatoraufheizung mit gesteuerter oder geregelter Kraftstoffzuführung
DE102006059953A1 (de) * 2006-12-19 2008-06-26 Pierburg Gmbh Luftbereitstellungseinrichtung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6079114A (ja) * 1983-10-07 1985-05-04 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気微粒子処理装置
DE4130378A1 (de) * 1991-09-12 1993-03-18 Eberspaecher J Vorrichtung zur thermischen regeneration von partikelfiltern fuer dieselmotorenabgas
DE4244458A1 (en) * 1991-12-27 1993-07-01 Mitsubishi Electric Corp Electric pump supplying by=pass air to vehicle catalytic converters - circulates air inside motor case for cooling of motor, and has noise absorbers in air suction port
DE102005009431A1 (de) * 2005-03-02 2006-09-07 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
DE102005054733A1 (de) 2005-11-17 2007-05-24 Robert Bosch Gmbh Brenner zur Katalysatoraufheizung mit gesteuerter oder geregelter Kraftstoffzuführung
DE102006059953A1 (de) * 2006-12-19 2008-06-26 Pierburg Gmbh Luftbereitstellungseinrichtung

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