DE102014014636A1

DE102014014636A1 - Verfahren und Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Systems aus mehreren Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE102014014636A1
Application number: DE102014014636.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Döring; Alexander Knafl; Mirko Bugsch
Original assignee: MAN Diesel and Turbo SE
Current assignee: Doering Andreas De
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2016-04-07
Also published as: KR20170041241A; JP6412257B2; CN107076042B; EP3201457A1; WO2016050881A1; CN107076042A; US10100755B2; JP2017533373A; US20170218857A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Systems (1) aus mehreren Brennkraftmaschinen (2, 3), wobei die Brennkraftmaschinen (2, 3) derart gekoppelt sind, dass von den Brennkraftmaschinen (2, 3) bereitgestellte Antriebsleistungen von mindestens einem gemeinsamen Verbraucher (4) abgenommen werden, wobei jeder Brennkraftmaschine (2, 3) eine individuelle Abgasnachbehandlungseinrichtung (11, 12), in welcher das Abgas der jeweiligen Brennkraftmaschine einer individuellen Abgasnachbehandlung unterzogen wird, oder mehreren Brennkraftmaschinen eine gemeinsame Abgasnachbehandlungseinrichtung, in welcher das Abgas der jeweiligen Brennkraftmaschinen einer gemeinsamen Abgasnachbehandlung unterzogen wird, nachgeordnet ist, und wobei zur Regeneration einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (11, 12) die Antriebsleistung mindestens einer ersten Brennkraftmaschine reduziert wird, die Temperatur des Abgases der oder jeder ersten Brennkraftmaschine erhöht wird, und ferner die Antriebsleistung mindestens einer zweiten Brennkraftmaschine derart erhöht wird, dass die Reduzierung der Antriebsleistung an der oder jeder ersten Brennkraftmaschine zumindest teilweise kompensiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Systems aus mehreren Brennkraftmaschinen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der Praxis sind Systeme aus mehreren Brennkraftmaschinen bekannt, die derart gekoppelt sind, dass von den Brennkraftmaschinen bereitgestellte Antriebsleistungen von mindestens einem gemeinsamen Verbraucher abgenommen werden. Die von den Brennkraftmaschinen des Systems bereitgestellten Antriebsleistungen stellen dabei in Summe eine Gesamtleistung bereit, die von dem oder jedem gemeinsamen Verbraucher abgenommen wird.
Aus der Praxis ist ferner bekannt, dass entweder jeder Brennkraftmaschine eines solchen Systems aus Brennkraftmaschinen eine individuelle Abgasnachbehandlungseinrichtung oder mehreren Brennkraftmaschinen eines solchen Systems aus Brennkraftmaschinen eine gemeinsame Abgasnachbehandlungseinrichtung nachgeordnet ist. Dann, wenn Brennkraftmaschinen eine individuelle Abgasnachbehandlungseinrichtung nachgeordnet ist, wird das Abgas der jeweiligen Brennkraftmaschine in der jeweiligen Abgasnachbehandlungseinrichtung einer individuellen Abgasnachbehandlung unterzogen. Dann, wenn mehreren Brennkraftmaschinen eine gemeinsame Abgasnachbehandlungseinrichtung nachgeordnet ist, wird das Abgas dieser mehreren Brennkraftmaschinen zur gemeinsamen Abgasnachbehandlung zusammengeführt und dann über die gemeinsame Abgasnachbehandlungseinrichtung geführt.
Bei einer solchen Abgasnachbehandlungseinrichtung kann es sich zum Beispiel um einen SCR-Katalysator handeln, in welchem Stickoxide unter Verwendung eines Reduktionsmittels, wie zum Beispiel Ammoniak, in Stickstoff und Wasserdampf umgesetzt werden. Einem solchen SCR-Katalysator kann ein NO-Oxidationskatalysator vorgeschaltet, um stromaufwärts des SCR-Katalysators NO in NO₂ umzusetzen und hierdurch die Reaktionsgeschwindigkeit im SCR-Katalysator zu erhöhen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Abgasnachbehandlungseinrichtung auch einen CH₄-Oxidationskatalysator umfassen, um zum Beispiel CH₄-Emissionen, die insbesondere bei Gasmotoren anfallen, zu reduzieren.
Im Betrieb besteht das Problem, dass Abgasnachbehandlungseinrichtungen insbesondere dann, wenn Betriebstemperaturen derselben über längere Zeit zu niedrig sind, einer Verkokung mit Kohlenwasserstoffen und/oder mit kraftstoffgenerierten und motorölgenerierten Sulfaten und Sulfiden unterliegen, wodurch die jeweilige Abgasnachbehandlungseinrichtung deaktiviert wird bzw. ihre Effektivität einbüßt. Eine derartige Deaktivierung ist reversibel und kann durch Anheben der Abgastemperatur im Sinne einer Regeneration der jeweiligen Abgasnachbehandlungseinrichtung rückgängig gemacht werden, wodurch die jeweilige Abgasnachbehandlungseinrichtung wieder ihre ursprüngliche Aktivität erlangt.
Beim Betrieb eines Systems aus mehreren Brennkraftmaschinen, denen individuelle Abgasnachbehandlungseinrichtungen nachgeordnet sind oder denen eine gemeinsame Abgasnachbehandlungseinrichtung nachgeordnet ist, bereitet die Regeneration der jeweiligen Abgasnachbehandlungseinrichtung Schwierigkeiten. Dies liegt unter anderem darin begründet, dass für eine effektive Regeneration einer Abgasnachbehandlungseinrichtung die Antriebsleistung mindestens einer Brennkraftmaschine des Systems aus mehreren Brennkraftmaschinen reduziert werden muss. Dies ist jedoch dann, wenn die Brennkraftmaschinen jeweils Antriebsleistungen für mindestens einen gemeinsamen Verbraucher bereitstellen, nicht möglich, da sich dann die dem gemeinsamen Verbraucher zur Verfügung stehende Antriebsleistung reduzieren würde und derselbe nicht mehr vollumfänglich betrieben werden könnte.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Systems aus mehreren Brennkraftmaschinen und eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird zur Regeneration einer Abgasnachbehandlungseinrichtung die Antriebsleistung mindestens einer ersten Brennkraftmaschine reduziert, die Temperatur des Abgases der oder jeder ersten Brennkraftmaschine erhöht, und ferner die Antriebsleistung mindestens einer zweiten Brennkraftmaschine derart erhöht, dass die Reduzierung der Antriebsleistung an der oder jeder ersten Brennkraftmaschine zumindest teilweise kompensiert wird.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass dann, wenn eine Abgasnachbehandlungseinrichtung eines Systems aus mehreren gekoppelten Brennkraftmaschinen regeneriert werden soll, die Antriebsleistung mindestens einer ersten Brennkraftmaschine reduziert wird. Ferner wird die Temperatur des Abgases der oder jeder ersten Brennkraftmaschine, deren Antriebsleistung reduziert wird, erhöht. Ferner wird die Antriebsleistung mindestens einer zweiten Brennkraftmaschine erhöht, um die Reduzierung der Antriebsleistung der oder jeder ersten Brennkraftmaschine zumindest teilweise zu kompensieren. Hierdurch ist es möglich, trotz der Reduzierung der Antriebsleistung an mindestens einer ersten Brennkraftmaschine die für den jeweiligen gemeinsamen Verbraucher des Systems aus gekoppelten Brennkraftmaschinen bereitgestellte Gesamtantriebsleistung konstant zu halten. Durch die Reduzierung der Antriebsleistung der oder jeder ersten Brennkraftmaschine kann die Abgastemperatur des Abgases der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine insbesondere durch einen motorseitigen Eingriff an der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine erhöht werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass kritische Bauteiltemperaturen an der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine überschritten werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Abgastemperatur an der oder jeder ersten Brennkraftmaschine, deren Antriebsleistung reduziert wird, auch durch eine externe Wärmequelle erhöht werden. Es besteht der Vorteil, dass infolge der reduzierten Antriebsleistung an der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine eine geringere Abgasmenge anfällt, sodass dann zur Erhöhung der Abgastemperatur eine relativ kleine externe Wärmequelle ausreicht, die auch nur relativ wenig Energie benötigt. Hierdurch kann der Kraftstoffbedarf reduziert werden.
Dann, wenn jeder Brennkraftmaschine eine individuelle Abgasnachbehandlungseinrichtung nachgeordnet ist, wird zur Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung mindestens einer ersten Brennkraftmaschine die Antriebsleistung der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine reduziert, und ferner wird die Antriebsleistung mindestens einer zweiten Brennkraftmaschine, deren Abgasnachbehandlungseinrichtung nicht regeneriert wird, derart erhöht, dass die Reduzierung der Antriebsleistung an der oder jeder ersten Brennkraftmaschine kompensiert wird. Hierbei wird die Temperatur des über die zu regenerierende Abgasnachbehandlungseinrichtung der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine zu führenden Abgases insbesondere durch einen Motoreingriff an der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine erhöht, wobei die Antriebsleistung der oder jeder zweiten Brennkraftmaschine derart erhöht wird, dass eine von den ersten und zweiten Brennkraftmaschinen in Summe bereitgestellte Gesamtantriebsleistung konstant bleibt. Diese Ausgestaltung des Verfahrens ist dann von Vorteil, wenn jeder Brennkraftmaschine eine individuelle Abgasnachbehandlungseinrichtung nachgeordnet ist.
Dann, wenn mehreren Brennkraftmaschinen eine gemeinsame Abgasnachbehandlungseinrichtung nachgeordnet ist, wird zur Regeneration einer Abgasnachbehandlungseinrichtung die Antriebsleistung mindestens einer ersten Brennkraftmaschine reduziert, und ferner wird die Antriebsleistung mindestens einer zweiten Brennkraftmaschine, deren Abgas über dieselbe Abgasnachbehandlungseinrichtung geführt wird, derart erhöht, dass die Reduzierung der Antriebsleistung an der oder jeder ersten Brennkraftmaschine kompensiert wird. Hierbei wird die Temperatur des Abgases der oder jeder ersten Brennkraftmaschine, deren Antriebsleistung reduziert wird, insbesondere durch einen Motoreingriff an der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine erhöht, und darüber hinaus wird die Antriebsleistung mindestens einer zweiten Brennkraftmaschine derart erhöht, dass die Reduzierung der Antriebsleistung an der oder jeder ersten Brennkraftmaschine derart kompensiert wird, dass eine von den ersten und zweiten Brennkraftmaschinen in Summe bereitgestellte Gesamtantriebsleistung konstant bleibt. Diese Ausgestaltung des Verfahrens ist dann von Vorteil, wenn mehreren Brennkraftmaschinen eine gemeinsame Abgasnachbehandlungseinrichtung nachgeordnet ist.
Vorzugsweise wird die Temperatur des Abgases der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine, der Antriebsleitung reduziert wird, durch Veränderung eines Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und/oder durch Veränderung eines Einspritzbeginns und/oder durch Veränderung eines Einspritzdrucks und/oder durch Veränderung eines Verdichtungsverhältnisses und/oder durch Veränderung von Ventilöffnungszeiten und/oder durch Veränderung einer Ladelufttemperatur und/oder durch Veränderung eines Abgasgegendrucks erhöht. Alternativ oder zusätzlich wird die Temperatur des Abgases der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine, der Antriebsleitung reduziert wird, durch eine externe Wärmequelle erhöht. Hierdurch kann die Temperatur des Abgases an der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine, deren Antriebsleistung reduziert wird, besonders vorteilhaft erhöht werden.
Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung umfasst Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1: ein Blockschaltbild eines ersten Systems aus mehreren Brennkraftmaschinen; und
2 ein Blockschaltbild eines zweiten Systems aus mehreren Brennkraftmaschinen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Systems aus mehreren Brennkraftmaschinen und eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
1 zeigt stark schematisiert ein erstes System 1 aus mehreren Brennkraftmaschinen 2, 3. Die in 1 gezeigten Brennkraftmaschinen 2, 3 sind derart gekoppelt, dass von denselben bereitgestellte Antriebsleistungen von einem gemeinsamen Verbraucher 4 abgenommen werden. Bei diesem Verbraucher 4 kann es sich zum Beispiel um einen hydraulischen oder elektrischen oder mechanischen oder sonstigen Verbraucher handeln, dessen benötigte Antriebsleistung von beiden Brennkraftmaschinen 2 und 3 in Summe bereitgestellt wird. Beide Brennkraftmaschinen 2 und 3 stellen demnach Teilantriebsleistungen für den gemeinsamen Verbraucher 4 bereit.
Gemäß 1 wird jeder der Brennkraftmaschinen einerseits Kraftstoff 5 bzw. 6 und andererseits Verbrennungsluft 7, 8 zugeführt, wobei in der jeweiligen Brennkraftmaschine 2, 3 der Kraftstoff 5, 6 verbrannt wird und aus der jeweiligen Brennkraftmaschine 2, 3 Abgas 9, 10 abgeführt wird.
Beim System 1 der 1 ist jeder Brennkraftmaschine 2, 3 eine individuelle Abgasnachbehandlungseinrichtung 11, 12 zugeordnet, in welcher das jeweilige Abgas 9, 10 der jeweiligen Brennkraftmaschine 2, 3 einer individuellen Abgasnachbehandlung unterzogen wird. Entsprechend verlässt die Abgasnachbehandlungseinrichtung 11, 12 gereinigtes Abgas 13, 14.
Soll nun zum Beispiel die Abgasnachbehandlungseinrichtung 12, die der Brennkraftmaschine 2 nachgeschaltet ist, regeneriert werden, so wird erfindungsgemäß zur Regeneration dieser Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 2 reduziert, die Temperatur des Abgases 10 dieser in der Antriebsleistung reduzierten Brennkraftmaschine 2 erhöht und ferner die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 3, deren Abgasnachbehandlungseinrichtung 11 nicht regeneriert wird, erhöht, und zwar derart, dass die Reduzierung der Antriebsleistung an der Brennkraftmaschine 2 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, kompensiert wird, um so für den gemeinsamen Verbraucher 4 in Summe eine konstante Gesamtantriebsleistung bereitzustellen.
Zur Regeneration einer der Abgasnachbehandlungseinrichtungen des Systems der 1 wird demnach an einer ersten Brennkraftmaschine, die der zu regenerierenden Abgasnachbehandlungseinrichtung vorgelagert ist, die Antriebsleistung reduziert. An einer zweiten Brennkraftmaschine, deren Abgasnachbehandlungseinrichtung nicht regeneriert wird, wird die Antriebsleistung erhöht, um die reduzierte Antriebsleistung der ersten Brennkraftmaschine zu kompensieren. Ferner wird die Temperatur des Abgases derjenigen ersten Brennkraftmaschine, deren Antriebsleistung reduziert wurde, erhöht, um die dieser ersten Brennkraftmaschine nachgeschaltete Abgasnachbehandlungseinrichtung infolge erhöhten Abgastemperatur zu regenerieren. Dabei bleibt die von den Brennkraftmaschinen bereitgestellte Gesamtantriebsleistung konstant, sodass trotz der Reduzierung der Antriebsleistung an der ersten Brennkraftmaschine infolge der Erhöhung der Antriebsleistung an der zweiten Brennkraftmaschine der gemeinsame Verbraucher nach wie vor vollumfänglich betrieben werden kann.
Die Erhöhung der Abgastemperatur des Abgases derjenigen ersten Brennkraftmaschine, deren Antriebsleistung reduziert wird, erfolgt vorzugsweise durch einen motorseitigen Eingriff an der jeweiligen, in der Antriebsleistung reduzierten ersten Brennkraftmaschine.
Dein solcher motorseitiger Eingriff kann zum Beispiel durch Veränderung eines Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und/oder durch Veränderung eines Einspritzbeginns und/oder durch Veränderung eines Einspritzdrucks und/oder durch Veränderung eines Verdichtungsverhältnisses und/oder durch Veränderung von Ventilöffnungszeiten und/oder durch Veränderung einer Ladelufttemperatur und/oder durch Veränderung eines Abgasgegendrucks an der jeweiligen, in der Antriebsleistung reduzierten Brennkraftmaschine, erfolgen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass jeder Abgasnachbehandlungseinrichtung 11, 12 des Systems 1 der 1 jeweils mindestens ein Sensor 15, 16 zugeordnet ist, mit Hilfe dessen automatisch detektiert werden kann, ob für die jeweilige Abgasnachbehandlungseinrichtung 11, 12 eine Regeneration erforderlich ist. Dies kann zum Beispiel über einen NOx-Sensor oder NH₃-Sensor oder einen Rußsensor erfolgen.
Das von den Sensoren 15, 16 bereitgestellte Messsignal wird einer Steuerungseinrichtung 17 bereitgestellt, die dann, wenn dieselbe detektiert, dass an einer der Abgasnachbehandlungseinrichtungen 11, 12 eine Regeneration erforderlich ist, das obige Verfahren automatisch ausführt, indem an derjenigen Brennkraftmaschine, die der zu regenerierenden Abgasnachbehandlungseinrichtung vorgelagert wird, die Antriebsleistung reduziert wird, die Abgastemperatur dieser Brennkraftmaschine erhöht und ferner die Antriebsleistung der anderen Brennkraftmaschine, deren Abgasnachbehandlungseinrichtung nicht zu regenerieren ist, erhöht wird, um die Reduzierung der Antriebsleistung an der anderen Brennkraftmaschine zu kompensieren.
Die Steuerungseinrichtung 17 umfasst Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diesen Mitteln handelt es sich um hardwareseitige Mittel und um softwareseitige Mittel.
Bei den hardwareseitigen Mitteln der Steuerungseinrichtung 17 handelt es sich um Datenschnittstellen, um mit den an der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen Daten auszutauschen. Weiterhin handelt es sich bei den hardwareseitigen Mitteln der Steuerungseinrichtung 17 um einen Prozessor zur Datenverarbeitung und um einen Speicher zur Speicherung von Daten. Bei den softwareseitigen Mitteln der Steuerungseinrichtung 17 handelt es sich um Programmbausteine, die der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen.
Obwohl in 1 nicht gezeigt, ist es möglich, eine Abgastemperatur für das Abgas einer hinsichtlich ihrer Antriebsleistung reduzierten Brennkraftmaschine alternativ oder zusätzlich zum motorseitigen Eingriff an der jeweiligen Brennkraftmaschine auch über eine externe Wärmequelle zu erhöhen. Bedingt durch die Reduzierung der Antriebsleistung der jeweiligen Brennkraftmaschine fällt an derselben eine geringere Abgasmenge an, sodass dann das Abgas der in der Antriebsleistung reduzierten Brennkraftmaschine über eine relativ kleine externe Wärmequelle, die relativ wenig Energie benötigt, auf eine zur Regeneration der jeweiligen Abgasnachbehandlungseinrichtung erforderliche Temperatur erhöht werden kann.
2 zeigt ein alternatives System 21 aus mehreren gekoppelten Brennkraftmaschinen 22, 23, deren Antriebsleistung wiederum von einem gemeinsamen Verbraucher 24 abgenommen wird. Auch in den Brennkraftmaschinen 22 und 23 wird Kraftstoff 25 bzw. 26 unter Anwesenheit von Ladeluft 27 bzw. 28 unter Erzeugung entsprechenden Abgases 29 bzw. 30 verbrannt, wobei jedoch im Unterschied zum System 1 der 1 beim System 21 der 2 das Abgas 29, 30 der beiden Brennkraftmaschinen 22, 23 über eine gemeinsame Abgasnachbehandlungseinrichtung 31 geführt und einer gemeinsamen Abgasnachbehandlung unterzogen wird. Das Abgas 29, 30 beider Brennkraftmaschinen 22, 23 wird demnach in 2 über die gemeinsame Abgasnachbehandlungseinrichtung 31 geführt, wobei dieselbe gereinigtes Abgas 32 verlässt.
Dann, wenn die Abgasnachbehandlungseinrichtung 31 regeneriert werden soll, was zum Beispiel über einen der Abgasnachbehandlungseinrichtung 31 zugeordneten Sensor 33 detektiert werden kann, wird die Antriebsleistung einer ersten Brennkraftmaschine des Systems 21 reduziert, die Temperatur des Abgases dieser in der Antriebsleistung reduzierten, ersten Brennkraftmaschine erhöht und die Antriebsleistung der anderen, zweiten Brennkraftmaschine erhöht, um die Reduzierung der Antriebsleistung der anderen Brennkraftmaschine zu kompensieren.
So kann zum Beispiel in 2 die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 22 reduziert werden, die Temperatur des Abgases 30 dieser Brennkraftmaschine 22 erhöht werden und die Antriebsleistung der anderen Brennkraftmaschine 23 erhöht werden, sodass die beiden Brennkraftmaschinen 22 und 23 wiederum in Summe für den gemeinsamen Verbraucher 24 eine konstante Gesamtantriebsleistung bereitstellen.
Die Erhöhung der Abgastemperatur des Abgases 30 an der in ihrer Antriebsleistung reduzierten Brennkraftmaschine 22 kann dabei in Übereinstimmung zum Ausführungsbeispiel der 1 wiederum über mindestens einen der oben erwähnten motorseitigen Eingriffe und/oder über eine externe Wärmequelle erfolgen. In 2 ist stromabwärts jeder Brennkraftmaschine 22, 23 eine derartige externe Wärmequelle 34 bzw. 35 positioniert, über welche das jeweilige Abgas 29 bzw. 30 der jeweiligen Brennkraftmaschine erhitzt werden kann.
Im Ausführungsbeispiel der 2, in welchem das Abgas der beiden Brennkraftmaschinen 22, 23 über eine gemeinsame Abgasnachbehandlungseinrichtung 31 geführt wird, kann vorgesehen sein, dass die Regeneration derselben sektionsweise bzw. abschnittsweise erfolgt, indem zum Beispiel das hinsichtlich seiner Temperatur erhöhte Abgas der in der Leistung reduzierten Brennkraftmaschine 22 über eine erste Sektion der Abgasnachbehandlungseinrichtung 31 und das Abgas der hinsichtlich ihrer Antriebsleistung erhöhten Brennkraftmaschine 23 über eine zweite Sektion der Abgasnachbehandlungseinrichtung 31 geführt wird.
Ebenfalls kann vorgesehen sein, die Abgase beider Brennkraftmaschinen 22, 23 vorab zu mischen und anschließend das Gemisch ausschließlich über eine Sektion der Abgasnachbehandlungseinrichtung zu führen.
Durch die sektionsweise Generierung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 31 kann die Regeneration derselben verbessert werden, wozu es jedoch erforderlich ist, dass einzelne Sektionen der Abgasnachbehandlungseinrichtung 31 zum Beispiel durch Klappen oder andere Absperrelemente zur Regeneration voneinander getrennt bzw. entkoppelt werden können.
In 2 ist wiederum eine Steuerungseinrichtung 36 gezeigt, die der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient und Mittel zur Durchführung desselben aufweist.
Die in 1 und 2 gezeigten Abgasnachbehandlungseinrichtungen 11, 12, 31 können SCR-Katalysatoren mit ggf. vorgelagerten NO-Oxidationskatalysatoren umfassen. Ferner können die Abgasnachbehandlungseinrichtungen 11, 12, 31 auch CH₄-Oxidationskatalysatoren und/oder CH₂O-Oxidationskatalysatoren und/oder NOx-Speicherkatalysatoren oder dergleichen umfassen, die durch eine Temperaturanhebung regeneriert werden können.
An einem konkreten Zahlenbeispiel soll zum Beispiel für das Ausführungsbeispiel der 1 davon ausgegangen werden, dass beide Brennkraftmaschinen 2 und 3 für den gemeinsamen Verbraucher 4 eine Antriebsleistung von 5 MW bereitstellen, sodass dieselben demnach in Summe eine Gesamtantriebsleistung von 10 MW bereitstellen. Im Normalbetrieb betragen die Temperaturen der Abgase 9, 10 jeweils in etwa 320°C, die als NOx-Sensoren ausgebildeten Sensoren 15, 16 messen in gereinigten Abgas 13, 14 eine NOx-Konzentration von in etwa 400 mg/Nm³.
Es soll weiterhin davon ausgegangen werden, dass zum Beispiel der Sensor 16 eine Erhöhung der NOx-Konzentration im gereinigten Abgasstrom 14 auf 700 mg/Nm³ feststellt. Die Steuerungseinrichtung 17 schließt dann auf Grundlage dieser erhöhten NOx-Konzentration darauf, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 zu regenerieren ist.
Hierzu wird dann automatisch die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 2 zum Beispiel auf 2 MW reduziert und zur Kompensation dieser Reduktion die Antriebsleistung an der Brennkraftmaschine 3 auf 8 MW erhöht, sodass beide Brennkraftmaschinen 2, 3 dann wiederum in Summe eine Gesamtantriebsleistung von 10 MW für den gemeinsamen Verbraucher 4 bereitstellen. Ebenso wird die Temperatur des die Brennkraftmaschine 2 verlassenden Abgases 10 erhöht, zum Beispiel auf 380°C, und zwar wie oben dargestellt, durch mindestens einen motorseitigen Eingriff und/oder über mindestens eine externe Wärmequelle.
Die obigen Maßnahmen, die zur Regeneration der jeweiligen Abgasnachbehandlungseinrichtung ergriffen werden, nämlich die Reduzierung der Antriebsleistung mindestens einer ersten Brennkraftmaschine, die Erhöhung der Temperatur des Abgases der oder jeder ersten Brennkraftmaschine, und ferner die Erhöhung der Antriebsleistung mindestens einer zweiten Brennkraftmaschine zur Kompensation der Reduzierung der Antriebsleistung an der oder jeder ersten Brennkraftmaschine, können zum Beispiel zeitgesteuert für eine feste Zeitspanne ergriffen werden, um die jeweilige Abgasnachbehandlungseinrichtung im Sinne einer Zeitsteuerung zu regenerieren. Nach Ablauf dieser Zeitspanne wird dann wiederum die Abgastemperatur an der hinsichtlich ihrer Antriebsleistung reduzierten ersten Brennkraftmaschine abgesenkt, die hinsichtlich ihrer Antriebsleistung reduzierte erste Brennkraftmaschine in ihrer Antriebsleistung erhöht und entsprechend die andere Brennkraftmaschine in ihrer Antriebsleistung reduziert, sodass nach der Regenration der Abgasnachbehandlungseinrichtung die beiden Brennkraftmaschinen in Summe wieder eine konstante Antriebsleistung bereitstellen.
Alternativ können die obigen Maßnahmen, die zur Regeneration der jeweiligen Abgasnachbehandlungseinrichtung ergriffen werden, nämlich die Reduzierung der Antriebsleistung mindestens einer ersten Brennkraftmaschine, die Erhöhung der Temperatur des Abgases der oder jeder ersten Brennkraftmaschine, und ferner die Erhöhung der Antriebsleistung mindestens einer zweiten Brennkraftmaschine zur Kompensation der Reduzierung der Antriebsleistung an der oder jeder ersten Brennkraftmaschine, auch zeitvariabel im Sinne einer Regelung ergriffen werden, um die jeweilige Abgasnachbehandlungseinrichtung abhängig vom Regenerationsgrad bzw. Regenerationserfolg zu regenerieren. In diesem Fall wird die Regenerierung der jeweiligen Abgasnachbehandlungseinrichtung insbesondere dann beendet, wenn z. B. abhängig vom Messsignal mindestens eines Sensors der jeweiligen Abgasnachbehandlungseinrichtung festgestellt wird, dass keine Regeneration der jeweiligen Abgasnachbehandlungseinrichtung mehr erforderlich ist.
Bezugszeichenliste

1: System
2: Brennkraftmaschine
3: Brennkraftmaschine
4: Verbraucher
5: Kraftstoff
6: Kraftstoff
7: Ladeluft
8: Ladeluft
9: Abgas
10: Abgas
11: Abgasnachbehandlungseinrichtung
12: Abgasnachbehandlungseinrichtung
13: Abgas
14: Abgas
15: Sensor
16: Sensor
17: Steuerungseinrichtung
21: System
22: Brennkraftmaschine
23: Brennkraftmaschine
24: Verbraucher
25: Kraftstoff
26: Kraftstoff
27: Ladeluft
28: Ladeluft
29: Abgas
30: Abgas
31: Abgasnachbehandlungseinrichtung
32: Abgas
33: Sensor
34: Wärmequelle
35: Wärmequelle
36: Steuerungseinrichtung

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Systems (1; 21) aus mehreren Brennkraftmaschinen (2, 3; 22, 23), wobei die Brennkraftmaschinen (2, 3; 22, 23) derart gekoppelt sind, dass von den Brennkraftmaschinen (2, 3; 22, 23) bereitgestellte Antriebsleistungen von mindestens einem gemeinsamen Verbraucher (4; 24) abgenommen werden, und wobei jeder Brennkraftmaschine (2, 3) eine individuelle Abgasnachbehandlungseinrichtung (11, 12), in welcher das Abgas der jeweiligen Brennkraftmaschine einer individuellen Abgasnachbehandlung unterzogen wird, oder mehreren Brennkraftmaschinen (22, 23) eine gemeinsame Abgasnachbehandlungseinrichtung (31), in welcher das Abgas der jeweiligen Brennkraftmaschinen einer gemeinsamen Abgasnachbehandlung unterzogen wird, nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regeneration einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (11, 12; 31) die Antriebsleistung mindestens einer ersten Brennkraftmaschine reduziert wird, die Temperatur des Abgases der oder jeder ersten Brennkraftmaschine erhöht wird, und ferner die Antriebsleistung mindestens einer zweiten Brennkraftmaschine derart erhöht wird, dass die Reduzierung der Antriebsleistung an der oder jeder ersten Brennkraftmaschine zumindest teilweise kompensiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn jeder Brennkraftmaschine (2, 3) eine individuelle Abgasnachbehandlungseinrichtung (11, 12) nachgeordnet ist, zur Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung (11, 12) mindestens einer ersten Brennkraftmaschine (2, 3) die Antriebsleistung der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine (2, 3) reduziert wird, und ferner die Antriebsleistung mindestens einer zweiten Brennkraftmaschine (2, 3), deren Abgasnachbehandlungseinrichtung (11, 12) nicht regeneriert wird, derart erhöht wird, dass die Reduzierung der Antriebsleistung an der oder jeder ersten Brennkraftmaschine (2, 3) kompensiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regeneration der Abgasnachbehandlungseinrichtung (11, 12) der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine (2, 3) die Antriebsleistung der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine (2, 3) reduziert und die Temperatur des über die zu regenerierende Abgasnachbehandlungseinrichtung (11, 12) der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine (2, 3) zu führenden Abgases erhöht wird, und dass die Antriebsleistung der oder jeder zweiten Brennkraftmaschine (2, 3) derart erhöht wird, dass eine von den ersten und zweiten Brennkraftmaschinen (2, 3) in Summe bereitgestellte Gesamtantriebsleistung konstant bleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn mehreren Brennkraftmaschinen (22, 23) eine gemeinsame Abgasnachbehandlungseinrichtung (31) nachgeordnet ist, zur Regeneration einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (31) die Antriebsleistung mindestens einer ersten Brennkraftmaschine (22, 23) reduziert wird, und ferner die Antriebsleistung mindestens einer zweiten Brennkraftmaschine (22, 23), deren Abgas über dieselbe Abgasnachbehandlungseinrichtung (31) geführt wird, derart erhöht wird, dass die Reduzierung der Antriebsleistung an der oder jeder ersten Brennkraftmaschine (22, 23) kompensiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass hierbei die Temperatur des Abgases der oder jeder ersten Brennkraftmaschine (22, 23), deren Antriebsleistung reduziert wird, erhöht wird, und darüber hinaus die Antriebsleistung mindestens einer zweiten Brennkraftmaschine (22, 23) derart erhöht wird, dass die Reduzierung der Antriebsleistung an der oder jeder ersten Brennkraftmaschine (22, 23) derart kompensiert wird, dass eine von den ersten und zweiten Brennkraftmaschinen (22, 23) in Summe bereitgestellte Gesamtantriebsleistung konstant bleibt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu regenerierenden Abgasnachbehandlungseinrichtung (31) nur segmentweise vom Abgas durchströmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe mindestens eines Sensors (15, 16; 33) überwacht wird, ob eine Regeneration einer Abgasnachbehandlungseinrichtung (11, 12; 31) erforderlich ist, und dass dann, wenn festgestellt wird, dass eine Regeneration einer Abgasnachbehandlungseinrichtung erforderlich ist, die Regeneration dieser Abgasnachbehandlungseinrichtung automatisch durchgeführt wird.
Verfahren ach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeneration der jeweiligen Abgasnachbehandlungseinrichtung (11, 12; 31) geregelt oder zeitgesteuert durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Abgases der oder jeder ersten Brennkraftmaschine (2, 3; 22, 23), deren Antriebsleistung reduziert wird, durch einen Motoreingriff an der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Abgases der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine (2, 3, 22, 23) durch Veränderung eines Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und/oder durch Veränderung eines Einspritzbeginns und/oder durch Veränderung eines Einspritzdrucks und/oder durch Veränderung eines Verdichtungsverhältnisses und/oder durch Veränderung von Ventilöffnungszeiten und/oder durch Veränderung einer Ladelufttemperatur und/oder durch Veränderung eines Abgasgegendrucks erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Abgases der jeweiligen ersten Brennkraftmaschine (2, 3; 22, 23) durch eine externe Wärmequelle (34, 35) erhöht wird.
Steuerungseinrichtung, gekennzeichnet durch Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.