DE102011004522A1 - Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Abgasnachbehandlung und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinder (3) und mindestens einer Abgasleitung (4) zum Abführen der Abgase aus dem mindestens einen Zylinder (3), bei der mindestens ein System zur Abgasnachbehandlung (6, 7) in der mindestens einen Abgasleitung (4) vorgesehen ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine fremdgezündete Brennkraftmaschine (1) zur Durchführung eines derartigen Verfahrens. Es soll ein Verfahren aufgezeigt werden, mit dem eine fremdgezündete und mit einem Partikelfilter (6) ausgestattete Brennkraftmaschine (1) in der Art betrieben werden kann, dass eine ausreichend häufige Regeneration des Partikelfilters (6) sichergestellt wird. Erreicht wird dies mit einem Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinder (3) und mindestens einer Abgasleitung (4) zum Abführen der Abgase aus dem mindestens einen Zylinder (3), bei der ein Partikelfilter (6) zum Sammeln und Verbrennen der im Abgas befindlichen Rußpartikel in der mindestens einen Abgasleitung (4) vorgesehen ist, bei dem zur Einleitung einer Regeneration des Partikelfilters (6) — die Filtertemperatur TFilter soweit erhöht wird, dass gilt TFilter ≥ TReg, wobei TReg eine vorgebbare Mindestregenerationstemperatur ist, und — die Brennkraftmaschine (1) überstöchiometrisch (λ > 1) betrieben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder und mindestens einer Abgasleitung zum Abführen der Abgase aus dem mindestens einen Zylinder, bei der mindestens ein System zur Abgasnachbehandlung in der mindestens einen Abgasleitung vorgesehen ist.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung eine fremdgezündete Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
  • Nach dem Stand der Technik werden fremdgezündete Brennkraftmaschinen, d. h. Ottomotoren, zur Reduzierung der Schadstoffemissionen mit verschiedenen Abgasnachbehandlungssystemen ausgestattet. Zwar findet auch ohne zusätzliche Maßnahmen während der Expansion und des Ausschiebens der Zylinderfüllung bei einem ausreichend hohen Temperaturniveau und dem Vorhandensein genügend großer Sauerstoffmengen eine Oxidation der unverbrannten Kohlenwasserstoffe (HC) und von Kohlenmonoxid (CO) statt. Diese Reaktionen kommen aber aufgrund der stromabwärts schnell abnehmenden Abgastemperatur und der infolgedessen rapide sinkenden Reaktionsgeschwindigkeit schnell zum Erliegen.
  • Aus den genannten Gründen kommen nach dem Stand der Technik katalytische Reaktoren zum Einsatz, die unter Verwendung katalytischer Materialien, welche die Geschwindigkeit bestimmter Reaktionen erhöhen, eine Oxidation von HC und CO auch bei niedrigen Temperaturen sicherstellen. Sollen zusätzlich Stickoxide reduziert werden, kann dies durch den Einsatz eines Dreiwegekatalysators erreicht werden, der dazu aber einen in engen Grenzen ablaufenden stöchiometrischen Betrieb (λ ≈ 1) des Ottomotors erfordert. Dabei werden die Stickoxide NOx mittels der vorhandenen nicht oxidierten Abgaskomponenten, nämlich den Kohlenmonoxiden und den unverbrannten Kohlenwasserstoffen, reduziert, wobei gleichzeitig diese Abgaskomponenten oxidiert werden.
  • Bei Brennkraftmaschinen, die mit einem hohen Luftüberschuß betrieben werden, also beispielsweise im Magerbetrieb arbeitende Ottomotoren, aber auch direkteinspritzende Ottomotoren, können die im Abgas befindlichen Stickoxide prinzipbedingt, d. h. aufgrund der fehlenden Reduktionsmittel, nicht reduziert werden. Die vorstehend beschriebenen Arbeitsverfahren würden für eine effektive Abgasnachbehandlung den Einsatz von Abgasnachbehandlungssystemen erfordern, die bei Dieselmotoren Verwendung finden, welche prinzipbedingt mit einem hohen Luftüberschuß betrieben werden. Zur Oxidation der unverbrannten Kohlenwasserstoffe (HC) und von Kohlenmonoxid (CO) waren Oxidationskatalysatoren im Abgassystem vorzusehen. Zur Reduzierung der Stickoxide könnten selektive Katalysatoren eingesetzt werden, bei denen gezielt Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht wird, um die Stickoxide selektiv zu vermindern. Die Stickoxidemissionen könnten auch mit einem Stickoxidspeicherkatalysator reduziert werden, wobei die Stickoxide zunächst während eines mageren Betriebs der Brennkraftmaschine im Katalysator absorbiert, d. h. gesammelt und gespeichert, werden, um dann während einer Regenerationsphase bei Sauerstoffmangel reduziert zu werden.
  • Partikelemissionen wurden ursprünglich nur bei Dieselmotoren als problematisch angesehen. Zunehmend stehen diese Rußemissionen aber auch bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen im Fokus des Gesetzgebers.
  • Um zukünftige Grenzwerte für Schadstoffemissionen, insbesondere Rußemissionen, einzuhalten, sind daher zusätzliche Maßnahmen notwendig, welche die Ausstattung fremdgezündeter Brennkraftmaschinen mit einem Partikelfilter erfordern.
  • Nach dem Stand der Technik werden sogenannte regenerative Partikelfilter bereits bei Dieselmotoren zur Minimierung der Emission von Rußpartikeln eingesetzt. Dabei werden die Rußpartikel aus dem Abgas herausgefiltert, gespeichert und im Rahmen einer Regeneration des Filters intermittierend verbrannt. Um den Ruß im Filter zu oxidieren, ist Sauerstoff bzw. ein Luftüberschuß im Abgas erforderlich, was beispielsweise durch einen überstöchiometrischen Betrieb (λ > 1) der Brennkraftmaschine erreicht werden kann.
  • Dieselmotoren und fremdgezündete Brennkraftmaschinen unterscheiden sich hinsichtlich der Arbeitsverfahren erheblich. Im Gegensatz zu den Dieselmotoren, die prinzipbedingt mit einem hohen Luftüberschuß (λ >> 1) betrieben werden, werden Ottomotoren in der Regel mit einem Dreiwegekatalysator ausgestattet, der wie oben dargelegt – einen in engen Grenzen ablaufenden stöchiometrischen Betrieb erfordert. Beim Ottomotor erfordert der Einsatz eines Partikelfilters daher ein Konzept, mit dem der für eine Regeneration des Filters erforderliche Sauerstoff bereitgestellt wird, während beim Dieselmotor aufgrund des Arbeitsverfahrens ohnehin ein Luftüberschuß im Abgas vorliegt.
  • Die für eine Regeneration des Partikelfilters erforderlichen hohen Temperaturen, etwa TReg 550°C bei nicht vorhandener katalytischer Unterstützung, werden bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine aufgrund der im Vergleich zum Dieselmotor hohen Abgastemperaturen auch im normalen Betrieb ausreichend häufig erreicht.
  • Nichtsdestotrotz ist es erforderlich, den Filter auch gezielt regenerieren zu können, falls die momentane Beladung des Filters dies erfordert. Denn in Abhängigkeit vom Fahrverhalten des jeweiligen Fahrers, d. h. der Art und Weise, wie die Brennkraftmaschine betrieben wird, kann nicht mehr davon ausgegangen werden, dass die für eine Regeneration erforderlichen Bedingungen ohne weiteres, d. h. ohne Zutun, ausreichend häufig im Betrieb erreicht werden. So kann es beispielsweise bei Fahrzeugen, die nur für Kurzstrecken eingesetzt werden und die viele Kaltstarts erfahren, zu einer kritischen Beladung des Filters kommen, da die für die Regeneration erforderlichen Bedingungen im Betrieb nicht auftreten. Daher muß auf zusätzliche Maßnahmen zurückgegriffen werden, um eine Regeneration des Filters zu gewährleisten.
  • Vor dem Hintergrund des zuvor Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem eine fremdgezündete und mit einem Partikelfilter ausgestattete Brennkraftmaschine in der Art betrieben werden kann, dass eine ausreichend häufige Regeneration des Partikelfilters sichergestellt wird.
  • Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine fremdgezündete Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereitzustellen.
  • Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder und mindestens einer Abgasleitung zum Abführen der Abgase aus dem mindestens einen Zylinder, bei der ein Partikelfilter zum Sammeln und Verbrennen der im Abgas befindlichen Rußpartikel in der mindestens einen Abgasleitung vorgesehen ist, bei dem zur Einleitung einer Regeneration des Partikelfilters
    • – die Filtertemperatur TFilter soweit erhöht wird, dass gilt TFilter ≥ TReg, wobei TReg eine vorgebbare Mindestregenerationstemperatur ist, und
    • – die Brennkraftmaschine überstöchiometrisch (λ > 1) betrieben wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Filtertemperatur TFilter zum Zwecke einer Reinigung des Filters gezielt angehoben, um die Voraussetzungen für die Regeneration des Filters zu schaffen. Zusätzlich wird der Sauerstoff, der für die Oxidation der im Filter gesammelten Partikel notwendig ist, bereitgestellt, indem die Brennkraftmaschine überstöchiometrisch (λ > 1) betrieben wird, d. h. auch in den überstöchiometrischen Betrieb überführt wird, falls die Brennkraftmaschine zuvor unterstöchiometrisch bzw. stöchiometrisch betrieben wurde.
  • Verfügt die Brennkraftmaschine entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform über einen in der mindestens einen Abgasleitung angeordneten Dreiwegekatalysator, erfolgt vorzugsweise nur eine leichte Abmagerung, um auch während der Filterregeneration das für die Konvertierung der Schadstoffe im Dreiwegekatalysator erforderliche Luftverhältnis zu gewährleisten.
  • Aus den zuvor genannten Gründen sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, bei denen die Brennkraftmaschine zur Regeneration des Partikelfilters mit einem Luftverhältnis λ ≤ 1.15 betrieben wird.
  • Besonders vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Brennkraftmaschine zur Regeneration des Partikelfilters mit einem Luftverhältnis λ ≤ 1.1, vorzugsweise mit einem Luftverhältnis λ ≤ 1.05, betrieben wird.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise wird die erste der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe gelöst, nämlich ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem eine fremdgezündete und mit einem Partikelfilter ausgestattete Brennkraftmaschine in der Art betrieben werden kann, dass eine ausreichend häufige Regeneration des Partikelfilters sichergestellt wird.
  • Weitere vorteilhafte Verfahrensvarianten gemäß den Unteransprüchen werden im Folgenden erläutert.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Filterregeneration eingeleitet wird, falls die momentane Beladung des Filters größer ist als eine vorgebbare Beladung des Filters.
  • Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen, bei denen die Filterregeneration nur eingeleitet wird, falls die momentane Beladung des Filters größer ist als die nominale Maximalbeladung des Filters, d. h. falls der Filter überladen ist.
  • Die beiden vorstehend genannten Verfahrensvarianten stellen eine bedarfsgerechte Regeneration sicher. Eine Oxidation der im Filter gesammelten Partikel erfolgt nur, falls dies tatsächlich erforderlich ist. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die Brennkraftmaschine in der Regel während der Regeneration nicht optimal, d. h. nicht wirkungsgradoptimiert, betrieben werden kann, was grundsätzlich als nachteilig anzusehen ist.
  • Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die momentane Beladung des Filters mittels rechnerischer Modelle abgeschätzt wird.
  • Vorteilhaft sind unter anderem Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die momentane Beladung des Filters unter Verwendung des Abgasgegendrucks stromaufwärts des Filters abgeschätzt wird.
  • Der Abgasgegendruck, der sich infolge des zunehmenden Strömungswiderstandes des Filters aufgrund der anwachsenden Partikelmasse im Filter einstellt, kann mittels Sensor meßtechnisch erfaßt oder wiederum mittels rechnerischer Modelle abgeschätzt werden.
  • Die Bestimmung des Abgasgegendrucks stromaufwärts des Filters kann sich dabei auch auf einen an anderer Stelle im Abgastrakt ermittelten Abgasdruck stützen, d. h. basieren. Auf diese Weise können unter Umständen bereits vorhandene Drucksensoren genutzt werden, auch wenn diese nicht unmittelbar stromaufwärts des Filters angeordnet sind.
  • Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Filterregeneration bei Erreichen einer vorgegebenen Fahrleistung eingeleitet wird.
  • Gemäß dieser Variante wird der Filter regelmäßig gereinigt, nämlich immer nachdem eine fest vorgegebene Wegstrecke zurückgelegt wurde, ohne dass die tatsachliche Beladung des Filters berücksichtigt wird. Diese Vorgehensweise ist vorteilhaft, falls der Gesetzgeber die Filterregeneration dahingehend reglementiert, dass mit Bezug auf eine Referenzwegstrecke, beispielsweise fünftausend Kilometer, die Anzahl der erlaubten Reinigungsvorgänge vorgegeben wird.
  • Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Filterregeneration bei Erreichen einer vorgegebenen Betriebsdauer eingeleitet wird.
  • Im Gegensatz zu der vorstehend beschriebenen Verfahrensvariante wird vorliegend nicht die Fahrtstrecke, d. h. die zurückgelegte Wegstrecke, erfaßt, sondern vielmehr die Zeitdauer gemessen und kumuliert, über welche die Brennkraftmaschine seit der letzten Regeneration betrieben wurde. Auch bei dieser Vorgehensweise wird nicht die tatsächliche Beladung des Filters berücksichtigt und auch nicht die Art und Weise des Betriebs, insbesondere, ob die Brennkraftmaschine viele Kaltstarts erfährt, vorwiegend im Stadtverkehr oder aber auf Langstrecken eingesetzt, d. h. betrieben, wird.
  • Vorteilhaft sind daher auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Filterregeneration bei Erreichen einer vorgebbaren Anzahl ncold an Kaltstarts eingeleitet wird.
  • Auch diese Verfahrensvariante folgt nicht streng dem Prinzip einer bedarfsgerechten Filterregeneration in dem Sinne, dass die tatsächliche Beladung des Filters berücksichtigt und als maßgebliches Kriterium für die Einleitung einer Regeneration herangezogen wird. Im Gegensatz zu den beiden vorigen Verfahrensvarianten findet die Beladung des Filters aber insofern Berücksichtigung, dass die Art des Betriebs der Brennkraftmaschine, nämlich die Anzahl ncold an Kaltstarts, überwacht wird und von der Annahme ausgegangen wird, dass der Filter nach einer gewissen Anzahl ncold an Kaltstarts eine Reinigung erfordern könnte bzw. erfordert.
  • Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen zur Erhöhung der Filtertemperatur TFilter die Abgastemperatur TAbg erhöht wird, wobei die Erhöhung der Abgastemperatur TAbg durch mindestens eine innermotorische Maßnahme erzielt wird.
  • Innermotorische Maßnahmen können zur Erwärmung von im Abgassystem angeordneten Abgasnachbehandlungssystemen, insbesondere eines Dreiwegekatalysators und/oder des Partikelfilters, herangezogen werden.
  • Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Abgastemperatur TAbg durch Verstellen des Zündzeitpunktes nach spät erhöht wird. Damit wird der im Zylinder ablaufende Verbrennungsprozeß ebenfalls nach spät, d. h. in Richtung Ladungswechsel, verschoben, wodurch der Wärmeeintrag in das Abgassystem bzw. das Abgas vergrößert und damit die Abgastemperatur erhöht wird.
  • Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Abgastemperatur TAbg durch mindestens eine Nacheinspritzung von Kraftstoff in den mindestens einen Zylinder erhöht wird.
  • Die Erwärmung des Partikelfilters kann durch Nacheinspritzung von zusätzlichem Kraftstoff in den Brennraum erfolgen, wobei der nacheingespritzte Kraftstoff bereits im Brennraum gezündet wird, was durch die auslaufende Hauptverbrennung oder die gegen Ende der Verbrennung im Brennraum vorliegenden hohen Temperaturen geschehen kann, so dass die Abgastemperatur der in den Abgastrakt ausgeschobenen Abgase innermotorisch angehoben wird.
  • In Zusammenhang mit der Nacheinspritzung muß berücksichtigt werden, dass der Einsatz von zusätzlichem Kraftstoff zwecks Erwärmung des Partikelfilters prinzipbedingt den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine nachteilig beeinflußt. Insbesondere die Häufigkeit, mit der der Partikelfilter regeneriert wird, und die Dauer der Filterregeneration haben maßgeblich und direkt Einfluß auf die zu diesen Zwecken eingesetzte Kraftstoffmenge und damit auf den Gesamtverbrauch der Brennkraftmaschine.
  • Als Alternative zur Nacheinspritzung kann der Kraftstoff auch direkt in den Abgastrakt stromaufwärts des Filters eingebracht werden, wobei dieser Kraftstoff zur Erwärmung des Filters mit im Abgas befindlichem Sauerstoff oder zusätzlich eingebrachter Luft verbrannt wird.
  • Vorteilhaft sind auch Varianten des Verfahrens, bei denen die Erhöhung der Abgastemperatur durch eine Rückführung von Abgas (AGR) realisiert wird, wobei die Abgasrückführung im Rahmen der vorliegenden Erfindung als innermotorische Maßnahme angesehen wird. Die heißen, in den Brennraum zurückgeführten Abgase erhöhen die Temperatur der Zylinderfrischladung. Zudem verkleinert sich infolge der Gemischzusammensetzung die Brenngeschwindigkeit, so dass der Verbrennungsprozeß gestreckt wird und bis hin zum bzw. in den Ladungswechsel hineinreicht.
  • Es können auch Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft sein, bei denen der Partikelfilter mit einer Heizung ausgestattet wird und diese Heizung zur Erhöhung der Filtertemperatur TFilter aktiviert wird.
  • Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe, nämlich eine fremdgezündete Brennkraftmaschine zur Durchführung eines Verfahrens einer zuvor genannten Art bereitzustellen, wird gelöst durch eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder und mindestens einer Abgasleitung zum Abführen der Abgase aus dem mindestens einen Zylinder, bei der ein Dreiwegekatalysator zur Abgasnachbehandlung und ein Partikelfilter zum Sammeln und Verbrennen der im Abgas befindlichen Rußpartikel in der mindestens einen Abgasleitung vorgesehen sind.
  • Das für das erfindungsgemäße Verfahren Gesagte gilt in analoger Weise für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, weshalb Bezug genommen wird auf das im Zusammenhang mit dem Verfahren Gesagte.
  • Die Kombination aus Dreiwegekatalysator und Partikelfilter gestattet eine vollständige Nachbehandlung des Abgases, nämlich der unverbrannten Kohlenwasserstoffe (HC), des Kohlenmonoxids (CO), der Stickoxide (NOx) sowie der Rußpartikel.
  • Die beiden Komponenten der Abgasnachbehandlung können als separate Komponenten ausgebildet sein. Für den Dreiwegekatalysator und den Partikelfilter können jeweils eigene Trägersubstrate vorgesehen werden. Dabei sind die beiden Trägersubstrate entweder beabstandet zueinander oder zusammenhängend ausgebildet und der Dreiwegekatalysator vorzugsweise stromaufwärts des Partikelfilters angeordnet. Diese Anordnung ist günstig, denn es muß berücksichtigt werden, dass der Dreiwegekatalysator nach einem Kaltstart möglichst schnell aufgeheizt werden sollte, wohingegen der Partikelfilter zur Ausübung seiner Funktion hohe Temperaturen nur für die Regenration benötigt, welche vergleichsweise selten durchgeführt wird.
  • Alternativ kann ein kombiniertes Abgasnachbehandlungssystem eingesetzt werden, bei dem der Dreiwegekatalysator und der Partikelfilter als integrales Bauteil, d. h. als Vier-Wege-Katalysator ausgebildet sind.
  • Aus den zuvor genannten Gründen sind daher sowohl Ausführungsformen der Brennkraftmaschine vorteilhaft, bei denen der Dreiwegekatalysator stromaufwärts des Partikelfilters angeordnet ist, als auch Brennkraftmaschinen, bei denen der Dreiwegekatalysator und der Partikelfilter ein integrales Bauteil bilden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens gemäß 1 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
  • 1 schematisch eine erste Ausführungsform der Brennkraftmaschine.
  • 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der fremdgezündeten Brennkraftmaschine 1 zur Durchführung des Verfahrens.
  • Es handelt sich um einen Drei-Zylinder-Reihenmotor 1, bei dem die drei Zylinder 3 entlang der Langsachse des Zylinderkopfes, d. h. in Reihe, angeordnet und jeweils mit einer Zündkerze 5 zur Einleitung der Fremdzündung ausgestattet sind. Die Zündkerzen 5 werden einzeln via Steuerleitung 10 mittels Motorsteuerung 8 aktiviert, d. h. gesteuert. Das Luftverhältnis λ wird über die eingespritzte Kraftstoffmenge eingestellt (nicht dargestellt).
  • Zur Versorgung der Zylinder 3 mit Frischluft bzw. Frischgemisch ist eine Ansaugleitung 2 vorgesehen. Zum Abführen der heißen Verbrennungsgase dient eine Abgasleitung 4. In der Abgasleitung 4 sind zur Abgasnachbehandlung ein Dreiwegekatalysator 7 und ein Partikelfilter 6 zum Sammeln der im Abgas befindlichen Rußpartikel vorgesehen, wobei der Dreiwegekatalysator 7 stromaufwärts des Partikelfilters 6 und damit motornah angeordnet ist.
  • Zur Einleitung der Regeneration des Partikelfilters 6 wird die Filtertemperatur TFilter auf die erforderliche Regenerationstemperatur TReg erhöht, indem der Zündzeitpunkt mittels Motorsteuerung 8 nach spät verstellt wird. Zudem wird die Brennkraftmaschine, falls erforderlich, in den überstöchiometrischen Betrieb überführt (λ > 1).
  • Die Filterregeneration wird nur eingeleitet, falls die momentane Beladung des Filters 6 dies erfordert, d. h. größer ist als eine vorgegebene Beladung, so dass eine bedarfsgerechte Regeneration sichergestellt ist. Die momentane Beladung des Filters 6 kann unter Verwendung des Abgasgegendrucks, der sich infolge der anwachsenden Partikelmasse im Filter 6 stromaufwärts des Filters 6 einstellt, abgeschätzt werden. Der Abgasgegendruck wird vorliegend mittels Drucksensor 9 meßtechnisch erfaßt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennkraftmaschine
    2
    Ansaugleitung
    3
    Zylinder
    4
    Abgasleitung
    5
    Zündkerze
    6
    Partikelfilter
    7
    Dreiwegekatalysator
    8
    Motorsteuerung
    9
    Drucksensor
    10
    Steuerleitung
    AGR
    Abgasrückführung
    CO
    Kohlenmonoxid
    HC
    unverbrannte Kohlenwasserstoffe
    NOx
    Stickoxide
    ncold
    Anzahl an Kaltstarts
    TFilter
    Filtertemperatur
    TReg
    Mindestregenerationstemperatur Luftverhältnis

Claims (15)

  1. Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinder (3) und mindestens einer Abgasleitung (4) zum Abführen der Abgase aus dem mindestens einen Zylinder (3), bei der ein Partikelfilter (6) zum Sammeln und Verbrennen der im Abgas befindlichen Rußpartikel in der mindestens einen Abgasleitung (4) vorgesehen ist, bei dem zur Einleitung einer Regeneration des Partikelfilters (6) – die Filtertemperatur TFilter soweit erhöht wird, dass gilt TFilter ≥ TReg, wobei TReg eine vorgebbare Mindestregenerationstemperatur ist, und – die Brennkraftmaschine (1) überstöchiometrisch (λ > 1) betrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) zur Regeneration des Partikelfilters (6) mit einem Luftverhältnis λ ≤ 1.15 betrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) zur Regeneration des Partikelfilters (6) mit einem Luftverhältnis λ ≤ 1.1, vorzugsweise mit einem Luftverhältnis λ ≤ 1.05, betrieben wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterregeneration eingeleitet wird, falls die momentane Beladung des Filters (6) größer ist als eine vorgebbare Beladung des Filters (6).
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die momentane Beladung des Filters (6) mittels rechnerischer Modelle abgeschätzt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die momentane Beladung des Filters (6) unter Verwendung des Abgasgegendrucks stromaufwärts des Filters (6) abgeschätzt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterregeneration bei Erreichen einer vorgegebenen Fahrleistung eingeleitet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterregeneration bei Erreichen einer vorgegebenen Betriebsdauer eingeleitet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterregeneration bei Erreichen einer vorgebbaren Anzahl ncold an Kaltstarts eingeleitet wird.
  10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Filtertemperatur TFilter die Abgastemperatur TAbg erhöht wird, wobei die Erhöhung der Abgastemperatur TAbg durch mindestens eine innermotorische Maßnahme erzielt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgastemperatur TAbg durch Verstellen des Zündzeitpunktes nach spät erhöht wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgastemperatur TAbg durch mindestens eine Nacheinspritzung von Kraftstoff in den mindestens einen Zylinder (3) erhöht wird.
  13. Fremdgezündete Brennkraftmaschine (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche mit mindestens einem Zylinder (3) und mindestens einer Abgasleitung (4) zum Abführen der Abgase aus dem mindestens einen Zylinder (3), bei der ein Dreiwegekatalysator (7) zur Abgasnachbehandlung und ein Partikelfilter (6) zum Sammeln und Verbrennen der im Abgas befindlichen Rußpartikel in der mindestens einen Abgasleitung (4) vorgesehen sind.
  14. Fremdgezündete Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreiwegekatalysator (7) stromaufwärts des Partikelfilters (6) angeordnet ist.
  15. Fremdgezündete Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Dreiwegekatalysator (7) und der Partikelfilter (6) ein integrales Bauteil bilden.
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