DE102016110632B4 - Process for regenerating a particulate filter - Google Patents
Process for regenerating a particulate filter Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016110632B4 DE102016110632B4 DE102016110632.1A DE102016110632A DE102016110632B4 DE 102016110632 B4 DE102016110632 B4 DE 102016110632B4 DE 102016110632 A DE102016110632 A DE 102016110632A DE 102016110632 B4 DE102016110632 B4 DE 102016110632B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- particle filter
- combustion
- exhaust gas
- internal combustion
- air ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 171
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 93
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 66
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims abstract description 28
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 34
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 34
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 7
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010053615 Thermal burn Diseases 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/008—Controlling each cylinder individually
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
- F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/025—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus by changing the composition of the exhaust gas, e.g. for exothermic reaction on exhaust gas treating apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
- F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/029—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
- F02D41/1475—Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
- F02D2200/0812—Particle filter loading
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/008—Controlling each cylinder individually
- F02D41/0082—Controlling each cylinder individually per groups or banks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters (14) im Abgaskanal (12) eines Verbrennungsmotors (10) mit mindestens zwei getrennten Brennräumen (20, 22, 24, 26), wobei in dem Abgaskanal (12) ein motornaher Drei-Wege-Katalysator (28) angeordnet ist, welchem ein Partikelfilter (14) in Unterbodenlage eines Kraftfahrzeuges nachgeschaltet ist, umfassend folgende Schritte:- Betreiben des Verbrennungsmotors (10) in einem ersten Betriebszustand, wobei bei der Verbrennung in den Brennräumen (20, 22, 24, 26) des Verbrennungsmotors (10) entstehende Partikel in einem im Abgaskanal (12) angeordneten Partikelfilter (14) eingelagert werden,- Ermitteln eines Beladungszustandes des im Abgaskanal (12) der Brennkraftmaschine (10) angeordneten Partikelfilters (14), und- Regenerieren des Partikelfilters (14), wenn ein Schwellenwert der Beladung erreicht oder überschritten ist, mit- Durchführen einer Heizphase (II, IV), wobei die Abgastemperatur des Verbrennungsmotors (10) angehoben wird, indem ein erster Brennraum (20) oder eine erste Gruppe von Brennräumen (20, 22) des Verbrennungsmotors (10) mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (λE<1) betrieben wird und ein zweiter Brennraum (24) oder eine zweite Gruppe von Brennräumen (24, 26) mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (λE>1) betrieben wird, und wobei sich insgesamt ein stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis im Abgaskanal (12) einstellt und die unverbrannten Bestandteile des Kraftstoffs aus dem/der mit unterstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betriebenen ersten Brennraum (20) oder ersten Gruppe von Brennräumen (20, 22) mit dem Restsauerstoff aus dem/der mit überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betriebenen zweiten Brennraum (24) oder zweiten Gruppe von Brennräumen (24, 26) auf einem dem Partikelfilter (14) vorgeschalteten Katalysator (28) exotherm umgesetzt werden, bis eine Schwellentemperatur (TS) zur Regeneration des Partikelfilters (14) erreicht ist, und- Durchführen einer Oxidationsphase (III, V), indem der Verbrennungsmotor (10) mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (λE>1) betrieben wird, wobei die im Partikelfilter (14) zurückgehaltenen Rußpartikel oxidiert werden.Method for regenerating a particle filter (14) in the exhaust gas duct (12) of an internal combustion engine (10) with at least two separate combustion chambers (20, 22, 24, 26), with a close-coupled three-way catalytic converter (28) being installed in the exhaust gas duct (12). is arranged, which is downstream of a particle filter (14) in the underbody position of a motor vehicle, comprising the following steps:- operating the internal combustion engine (10) in a first operating state, with combustion in the combustion chambers (20, 22, 24, 26) of the internal combustion engine (10) the particles produced are stored in a particle filter (14) arranged in the exhaust gas duct (12), when a loading threshold is reached or exceeded, with- performing a heating phase (II, IV), wherein the exhaust gas temperature of the internal combustion engine (10) is raised by a first Combustion chamber (20) or a first group of combustion chambers (20, 22) of the internal combustion engine (10) is operated with a sub-stoichiometric combustion air ratio (λE<1) and a second combustion chamber (24) or a second group of combustion chambers (24, 26) with is operated with an over-stoichiometric air/fuel ratio (λE>1), and a stoichiometric air/fuel ratio is established overall in the exhaust gas duct (12) and the unburned components of the fuel from the first combustion chamber(s) (20) or first group of combustion chambers (20 , 22) with the residual oxygen from the second combustion chamber (24) or second group of combustion chambers (24, 26) operated with an over-stoichiometric combustion air ratio on a catalytic converter (28) upstream of the particle filter (14) until a threshold temperature (TS ) for regenerating the particle filter (14) is reached, and carrying out en an oxidation phase (III, V), in that the internal combustion engine (10) is operated with a superstoichiometric combustion air ratio (λE>1), the soot particles retained in the particle filter (14) being oxidized.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgaskanal eines Verbrennungsmotors sowie eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors, die geeignet ist, um ein solches Verfahren durchzuführen.The invention relates to a method for regenerating a particle filter in the exhaust gas duct of an internal combustion engine and a device for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine, which is suitable for carrying out such a method.
Die kontinuierliche Verschärfung der Abgasgesetzgebung stellt hohe Anforderungen an die Fahrzeughersteller, welche durch entsprechende Maßnahmen zur Reduktion der motorischen Rohemissionen und durch eine entsprechende Abgasnachbehandlung gelöst werden. Mit Einführung der Gesetzgebungsstufe EU6 wird für Ottomotoren ein Grenzwert für eine Partikelanzahl vorgeschrieben, der in vielen Fällen den Einsatz eines Ottopartikelfilters notwendig macht. Im Fahrbetrieb wird ein solcher Ottopartikelfilter mit Ruß beladen. Damit der Abgasgegendruck nicht zu stark ansteigt, muss dieser Ottopartikelfilter kontinuierlich oder periodisch regeneriert werden. Um eine thermische Oxidation des im Ottopartikelfilter zurückgehaltenen Rußes mit Sauerstoff durchzuführen, ist ein hinreichend hohes Temperaturniveau in Verbindung mit gleichzeitig vorhandenem Sauerstoff in der Abgasanlage des Ottomotors notwendig. Da moderne Ottomotoren normalerweise ohne Sauerstoffüberschuss mit einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis (λ=1) betrieben werden, sind dazu zusätzliche Maßnahmen erforderlich. Dazu kommen als Maßnahmen beispielsweise eine Temperaturerhöhung durch eine Zündwinkelverstellung, eine zeitweise Magerverstellung des Ottomotors, das Einblasen von Sekundärluft in die Abgasanlage oder eine Kombination dieser Maßnahmen infrage. Bevorzugt wird bislang eine Zündwinkelverstellung in Richtung spät in Kombination mit einer Magerverstellung des Ottomotors angewandt, da dieses Verfahren ohne zusätzliche Bauteile auskommt und in den meisten Betriebspunkten des Ottomotors eine ausreichende Sauerstoffmenge liefern kann.The continuous tightening of the exhaust gas legislation places high demands on the vehicle manufacturers, which are solved by appropriate measures to reduce engine raw emissions and appropriate exhaust gas aftertreatment. With the introduction of the EU6 legislative stage, a limit value for a particle number is prescribed for petrol engines, which in many cases makes the use of a petrol particle filter necessary. Such an Otto particle filter is loaded with soot when driving. So that the exhaust back pressure does not increase too much, this Otto particle filter must be regenerated continuously or periodically. In order to thermally oxidize the soot retained in the Otto particle filter with oxygen, a sufficiently high temperature level in conjunction with the oxygen present at the same time in the exhaust system of the Otto engine is necessary. Since modern Otto engines are normally operated with a stoichiometric combustion air ratio (λ=1) without excess oxygen, additional measures are required. In addition, possible measures include, for example, increasing the temperature by adjusting the ignition angle, temporarily leaning the gasoline engine, blowing secondary air into the exhaust system, or a combination of these measures. Up to now, retarding the ignition angle in combination with lean adjustment of the Otto engine has been preferred, since this method does not require any additional components and can supply a sufficient quantity of oxygen at most operating points of the Otto engine.
Aus der
Aus der
Die
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgaskanal eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, welches sich auch bei Kurzstreckenfahrten oder niedrigem Teillastbetrieb durchführen lässt und welches die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.The object of the invention is now to provide a method for regenerating a particle filter in the exhaust gas duct of an internal combustion engine provide, which can also be carried out for short journeys or low part-load operation and which overcomes the disadvantages known from the prior art.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters im Abgaskanal eines Verbrennungsmotors mit mindestens zwei getrennten Brennräumen gelöst, welches folgende Schritte aufweist:
- - Betreiben des Verbrennungsmotors in einem ersten Betriebszustand, wobei bei der Verbrennung in den Brennräumen des Verbrennungsmotors entstehende Partikel in einem im Abgaskanal angeordneten Partikelfilter eingelagert werden,
- - Ermitteln eines Beladungszustandes des im Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters und
- - Regenerieren des Partikelfilters, wenn ein Schwellenwert der Beladung erreicht oder überschritten ist, mit den Schritten
- - Durchführen einer Heizphase, wobei die Abgastemperatur des Verbrennungsmotors angehoben wird, indem ein erster Brennraum oder eine erste Gruppe von Brennräumen des Verbrennungsmotors mit einem unterstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird und ein zweiter Brennraum oder eine zweite Gruppe von Brennräumen mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, wobei sich insgesamt ein stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis im Abgaskanal einstellt und die unverbrannten Bestandteile des Kraftstoffs aus dem bzw. der mit unterstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betriebenen ersten Brennraum oder ersten Gruppe von Brennräumen mit dem Restsauerstoff aus dem bzw. der mit überstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betriebenen zweiten Brennraum oder zweiten Gruppe von Brennräumen auf dem Partikelfilter oder einem dem Partikelfilter vorgeschalteten Katalysator exotherm umgesetzt werden, bis eine Schwellentemperatur zur Regeneration des Partikelfilters erreicht ist,
- - Durchführen einer Oxidationsphase, indem der Verbrennungsmotor mit einem überstöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, wobei die im Partikelfilter zurückgehaltenen Rußpartikel oxidiert werden.
- - Operating the internal combustion engine in a first operating state, with particles occurring during combustion in the combustion chambers of the internal combustion engine being stored in a particle filter arranged in the exhaust gas duct,
- - Determining a loading condition of the particulate filter arranged in the exhaust gas duct of the internal combustion engine and
- - Regenerate the particulate filter when a loading threshold is reached or exceeded, with the steps
- - Carrying out a heating phase, in which the exhaust gas temperature of the internal combustion engine is raised by a first combustion chamber or a first group of combustion chambers of the internal combustion engine being operated with a sub-stoichiometric combustion air ratio and a second combustion chamber or a second group of combustion chambers being operated with a super-stoichiometric combustion air ratio, with overall, a stoichiometric combustion air ratio sets in the exhaust gas duct and the unburned components of the fuel from the first combustion chamber or first group of combustion chambers operated with a sub-stoichiometric combustion air ratio with the residual oxygen from the second combustion chamber or second group of combustion chambers operated with a super-stoichiometric combustion air ratio on the Particulate filter or a catalytic converter upstream of the particulate filter are implemented exothermically until a threshold temperature for regeneration of the Pa article filter is reached,
- - Carrying out an oxidation phase by operating the internal combustion engine with a super-stoichiometric combustion air ratio, with the soot particles retained in the particle filter being oxidized.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die Temperatur im Abgaskanal anzuheben, um auch bei niedriger Teillast oder Kurzstreckenfahrt den Partikelfilter auf eine Regenerationstemperatur aufzuheizen, und eine Regeneration des Partikelfilters durchzuführen.The method according to the invention makes it possible to raise the temperature in the exhaust gas duct in order to heat the particle filter to a regeneration temperature even at low partial load or when driving short distances, and to carry out regeneration of the particle filter.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens zur Regeneration eines Partikelfilters möglich.Advantageous improvements and further developments of the method for regenerating a particle filter specified in the independent claim are possible as a result of the measures specified in the dependent claims.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Regenerieren des Partikelfilters nur dann eingeleitet wird, wenn eine Light-Off-Temperatur des Katalysators oder der drei-Wege-katalytischen Beschichtung des Partikelfilters erreicht ist. Unterhalb der Light-Off-Temperatur des Katalysators oder der drei-Wege-katalytischen Beschichtung des Partikelfilters von ca. 250°C kann keine exotherme Reaktion auf der entsprechenden Komponente im Abgaskanal gestartet werden, welche zu einer weiteren Temperaturerhöhung führt.In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the regeneration of the particle filter is only initiated when a light-off temperature of the catalytic converter or the three-way catalytic coating of the particle filter has been reached. Below the light-off temperature of the catalytic converter or the three-way catalytic coating of the particle filter of approx. 250°C, no exothermic reaction can be started on the corresponding component in the exhaust gas duct, which would lead to a further increase in temperature.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Heizphase solange aufrecht erhalten wird, bis eine obere Schwellentemperatur erreicht wird, und die Oxidationsphase des Partikelfilters solange aufrecht erhalten wird, bis eine untere Schwellentemperatur erreicht wird. Dadurch kann eine bauteilschonende Regeneration des Partikelfilters durchgeführt werden, ohne dass es durch einen zu starken Rußabbrand auf dem Partikelfilter zu einem unkontrollierten Temperaturanstieg auf dem Partikelfilter kommt.A preferred embodiment of the method provides that the heating phase is maintained until an upper threshold temperature is reached, and the oxidation phase of the particulate filter is maintained until a lower threshold temperature is reached. As a result, a component-friendly regeneration of the particle filter can be carried out without an uncontrolled increase in temperature on the particle filter occurring due to excessive soot burn-off on the particle filter.
Gemäß einer Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine erneute Heizphase eingeleitet wird, wenn der Partikelfilter nicht vollständig regeneriert ist und die Temperatur am Partikelfilter während der Oxidationsphase unter die untere Schwellentemperatur abfällt. Dadurch ist eine mehrstufige Regeneration des Partikelfilters möglich, wobei beim erneuten Aufheizen des Partikelfilters bereits auf einem hohen Temperaturniveau gestartet werden kann und die Heizphase entsprechend kürzer ausgeführt werden kann.According to an improvement of the method, it is provided that a new heating phase is initiated if the particle filter is not completely regenerated and the temperature at the particle filter falls below the lower threshold temperature during the oxidation phase. As a result, a multi-stage regeneration of the particle filter is possible, it being possible to start at a high temperature level when the particle filter is heated up again and the heating phase can be correspondingly shorter.
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die untere Schwellentemperatur bei 580°C bis 600°C und die obere Schwellentemperatur bei 650°C bis 900°C liegen. Dadurch kann sowohl eine thermische Schädigung des Partikelfilters als auch ein Absinken der Temperatur weit unter die Regenerationstemperatur verhindert werden.It is particularly preferred if the lower threshold temperature is 580°C to 600°C and the upper threshold temperature is 650°C to 900°C. This can prevent both thermal damage to the particle filter and a drop in temperature well below the regeneration temperature.
Gemäß einer weiteren Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Verbrennungsluftverhältnis des zweiten Brennraums oder der zweiten Gruppe von Brennräumen in der Oxidationsphase weiter abgemagert wird. Dabei liegt das Verbrennungsluftverhältnis während der Heizphase vorzugsweise im Bereich von 1,05 bis 1,2, und in der Oxidationsphase vorzugsweise im Bereich von 1,1 bis 1,4. Dadurch entsteht ein insgesamt überstöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis im Abgaskanal, wodurch eine Oxidation der auf dem Rußfilter zurückgehaltenen Rußpartikel erfolgen kann. Dabei ist ein Mischungsluftverhältnis von dem mit fetten Gemisch betriebenen ersten Brennraum oder der ersten Gruppe von Brennräumen und dem mit magerem Gemisch betriebenen zweiten Brennraum bzw. der mit mageren Gemisch betriebenen zweiten Gruppe von Brennräumen von 1,02 bis 1,4 in der Oxidationsphase besonders vorteilhaft, um einerseits hinreichend viel Sauerstoff für die Oxidation des im Partikelfilter zurückgehaltenen Rußes bereitzustellen und andererseits einen unkontrollierten Rußabbrand durch einen zu hohen Sauerstoffüberschuss zu vermeiden.According to a further improvement of the method, it is provided that the combustion air ratio of the second combustion chamber or the second group of combustion chambers is further leaned in the oxidation phase. The combustion air ratio during the heating phase is preferably in the range from 1.05 to 1.2, and in the oxidation phase preferably in the range from 1.1 to 1.4. This results in a total over-stoichiometric combustion air ratio Exhaust duct, whereby the soot particles retained on the soot filter can be oxidized. A mixture/air ratio of the first combustion chamber or the first group of combustion chambers operated with a rich mixture and the second combustion chamber operated with a lean mixture or the second group of combustion chambers operated with a lean mixture of 1.02 to 1.4 in the oxidation phase is particularly advantageous , on the one hand to provide enough oxygen for the oxidation of the soot retained in the particulate filter and on the other hand to avoid uncontrolled soot burn-off due to an excess of oxygen.
Gemäß einer weiteren Verbesserung des Verfahrens ist vorgesehen, dass während der Oxidationsphase der erste Brennraum oder die erste Gruppe von Brennräumen mit einem weniger fetten Verbrennungsluftverhältnis als in der Heizphase betrieben wird. Dabei wird das fette Gemisch weniger fett eingestellt, das heißt das Verbrennungslambda erhöht, wobei der entsprechende Brennraum oder die Gruppe von Brennräumen mit einem weiterhin leicht fetten Gemisch, einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis oder mit einem mageren Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird. Dabei sind die Zündgrenzen des Verbrennungsgemischs im Brennraum zu beachten.According to a further improvement of the method, it is provided that during the oxidation phase the first combustion chamber or the first group of combustion chambers is operated with a less rich combustion air ratio than in the heating phase. The rich mixture is set less rich, ie the combustion lambda is increased, with the corresponding combustion chamber or group of combustion chambers being operated with a slightly rich mixture, a stoichiometric combustion air ratio or with a lean combustion air ratio. The ignition limits of the combustion mixture in the combustion chamber must be observed.
Gemäß einer Weiterentwicklung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in der Heizphase der erste Brennraums oder die erste Gruppe von Brennräumen, die in der Heizphase mit unterstöchiometrischem Verbrennungsluftverhältnis betriebenen werden, mit einem Verbrennungsluftverhältnis von 0,85 < λE < 0,95 betrieben wird. Dadurch werden hinreichend viele unverbrannte Bestandteile des Kraftstoffs in den Abgaskanal eingeleitet, um ein Aufheizen des Partikelfilters auf die Regenerationstemperatur zu ermöglichen.According to a further development of the method, it is provided that in the heating phase the first combustion chamber or the first group of combustion chambers, which are operated with a sub-stoichiometric combustion air ratio in the heating phase, is operated with a combustion air ratio of 0.85<λ E <0.95. As a result, a sufficient number of unburned components of the fuel are fed into the exhaust duct to enable the particle filter to be heated to the regeneration temperature.
Erfindungsgemäß wird ferner eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors mit mindestens zwei Brennräumen, insbesondere eines Ottomotors, mit einem Abgaskanal, einem im Abgaskanal angeordneten Partikelfilter, sowie einem im Abgaskanal angeordneten Katalysator vorgeschlagen, wobei der Partikelfilter vorzugsweise eine Drei-Wege-katalytische Beschichtung aufweist, und die Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.According to the invention, a device for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine with at least two combustion chambers, in particular a gasoline engine, with an exhaust gas duct, a particle filter arranged in the exhaust gas duct, and a catalytic converter arranged in the exhaust gas duct is also proposed, with the particle filter preferably having a three-way catalytic coating, and the device is set up to carry out the method according to the invention.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred configurations of the invention result from the remaining features mentioned in the dependent claims.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.Unless stated otherwise in the individual case, the various embodiments of the invention mentioned in this application can advantageously be combined with one another.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors mit einem Abgaskanal und einer Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regeneration eines Partikelfilters, -
2 ein Diagramm zum zeitlichen Ablauf des Verfahrens zur Regeneration des Partikelfilters, -
3 eine alternative Ausgestaltung eines Abgaskanals zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regeneration eines Partikelfilters, -
4 eine weitere, alternative Ausführungsform eines Abgaskanals zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und -
5 eine weitere, alternative Ausführungsform eines Abgaskanals zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 an embodiment of an internal combustion engine with an exhaust gas duct and a device for carrying out a method according to the invention for regenerating a particle filter, -
2 a diagram of the timing of the procedure for regenerating the particle filter, -
3 an alternative configuration of an exhaust gas duct for carrying out a method according to the invention for regenerating a particle filter, -
4 a further, alternative embodiment of an exhaust gas duct for carrying out a method according to the invention, and -
5 a further, alternative embodiment of an exhaust gas duct for carrying out a method according to the invention.
Im Betrieb des Verbrennungsmotors 10 wird wie in
Ist die Regenerationstemperatur für eine effiziente Rußumsetzung der im Partikelfilter 14 oder im Vier-Wege-Katalysator 16 zurückgehaltenen Rußpartikel erreicht, muss dem Abgaskanal 12 in einer dritten Phase III (Oxidationsphase) Sauerstoff zugeführt werden, um die Rußpartikel auf dem Partikelfilter 14 oder dem Vier-Wege-Katalysator 16 zu oxidieren. Dies kann sowohl durch eine Lambdaverstellung von zwei Brennräumen 20, 22 oder von allen vier Brennräumen 20, 22, 24, 26 erreicht werden. Dabei können entweder die zwei in der Heizphase II mager betriebenen Brennräume 24, 26 weiter abgemagert werden oder die zwei in der Heizphase II fett betriebenen Brennräume 20, 22 weniger fett betrieben werden. Alternativ können beide Maßnahmen in den Brennräumen 20, 22, 24, 26 kombiniert werden. Dabei sind in allen Fällen die Brenngrenze und die Laufruhe des Verbrennungsmotors 10 sowie der einzelnen Brennräume 20, 22, 24, 26 zu berücksichtigen. Wenn die fett laufenden Brennräume 20, 22 weniger fett betrieben werden, wird die in den Vier-Wege-Katalysator 16 eingebrachte Heizleistung reduziert. Die vorgehend beschriebenen Maßnahmen führen zu einem stromab des Auslasses 42 überstöchiometrischen Mischabgas, sodass ausreichend Sauerstoff für die Oxidation der im Vier-Wege-Katalysator 16 zurückgehaltenen Rußpartikel im Abgaskanal 12 zur Verfügung steht. Um einen kontrollierten Abbrand der Rußpartikel auf dem Partikelfilter 14 oder dem Vier-Wege-Katalysator 16 zu gewährleisten, können die verschiedenen Möglichkeiten der Lambdaverstellung zum Erreichen eines überstöchiometrischen Mischabgases kontinuierlich vom Ausgangswert bis zum gewünschten Zielwert durchgeführt werden. Die kann sowohl linear als auch progressiv erfolgen.If the regeneration temperature for efficient soot conversion of the soot particles retained in the
Sollte die Temperatur am Partikelfilter 14 oder an dem Vier-Wege-Katalysator 16 während der Oxidationsphase III unter einen unteren Schwellenwert TSU des Vier-Wege-Katalysators 16 abfallen, kann es erforderlich sein, dass die Oxidationsphase III durch eine weitere Heizphase IV unterbrochen werden muss. Dabei wird der Partikelfilter 14 oder der Vier-Wege-Katalysator 16 vorzugsweise bis zu einer oberen Schwellentemperatur TSO von ca. 650°C aufgeheizt. Ist die Regenerationstemperatur des Vier-Wege-Katalysators 16 wieder erreicht, kann in einer erneuten Oxidationsphase V, die in ihrer Durchführung der ersten Oxidationsphase III entspricht, die Oxidation der Rußpartikel fortgesetzt werden. Ist der Partikelfilter 14 beziehungsweise der Vier-Wege-Katalysator 16 vollständig regeneriert, was ebenfalls durch eine Differenzdruckmessung oder ein Beladungsmodell ermittelt werden kann, wird die Regenerationsmaßnahme in einem sechsten Schritt VI abgeschlossen und deaktiviert. Danach werden die Brennräume 20, 22, 24, 26 des Verbrennungsmotors 10 wieder in einer erneuten Beladungsphase I jeweils mit einem im Wesentlichen stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis betrieben.If the temperature at the
Während der Regeneration des Partikelfilters 14 oder des Vier-Wege-Katalysators 16 , insbesondere während der Oxidationsphasen III, V, ist es möglich, den maximalen Rußumsatz durch eine Anpassung des Restsauerstoffgehalts zu steuern. Dadurch kann beispielsweise bei einer hohen Rußbeladung des Partikelfilters 14 oder des Vier-Wege-Katalysators 16 und einer gleichzeitig hohen Abgastemperatur der Rußumsatz durch eine Reduzierung des Sauerstoffs minimiert werden, wodurch ein effektiver Bauteilschutz für den Partikelfilter 14 oder den Vier-Wege-Katalysator 16 realisiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regeneration des Partikelfilters ist in
In
In
In
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.Unless stated otherwise in the individual case, the various embodiments of the invention mentioned in this application can advantageously be combined with one another.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Verbrennungsmotorcombustion engine
- 1212
- Abgaskanalexhaust duct
- 1414
- Partikelfilterparticle filter
- 1616
- Vier-Wege-KatalysatorFour-way catalytic converter
- 1818
- Drei-Wege-KatalysatorThree-way catalytic converter
- 2020
- erster Brennraumfirst combustion chamber
- 2222
- dritter Brennraumthird combustion chamber
- 2424
- zweiter Brennraumsecond combustion chamber
- 2626
- vierter Brennraumfourth combustion chamber
- 2828
- Katalysatorcatalyst
- 3030
- drei-Wege-katalytische Beschichtungthree-way catalytic coating
- 3232
- erste Lambdasondefirst lambda probe
- 3434
- zweite Lambdasondesecond lambda probe
- 3636
- Turboladerturbocharger
- 3838
- Steuergerätcontrol unit
- 4040
- Signalleitungensignal lines
- FWCFWC
- Vier-Wege-KatalysatorFour-way catalytic converter
- OPFOPF
- Otto-Partikel-FilterOtto particle filter
- TWCTWC
- Drei-Wege-KatalysatorThree-way catalytic converter
- λλ
- Verbrennungsluftverhältnis im Abgaskanal stromauf des PartikelfiltersCombustion air ratio in the exhaust duct upstream of the particle filter
- LL
- Beladung des Partikelfiltersloading of the particle filter
- TT
- Temperatur am PartikelfilterTemperature at the particle filter
- tt
- Zeittime
- gG
- Grammgrams
- II
- Literliter
- ss
- Sekundesecond
- °C°C
- Temperatur in Grad CelsiusTemperature in degrees Celsius
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016110632.1A DE102016110632B4 (en) | 2016-06-09 | 2016-06-09 | Process for regenerating a particulate filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016110632.1A DE102016110632B4 (en) | 2016-06-09 | 2016-06-09 | Process for regenerating a particulate filter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016110632A1 DE102016110632A1 (en) | 2017-12-14 |
DE102016110632B4 true DE102016110632B4 (en) | 2022-12-29 |
Family
ID=60419500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016110632.1A Active DE102016110632B4 (en) | 2016-06-09 | 2016-06-09 | Process for regenerating a particulate filter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102016110632B4 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6870560B2 (en) * | 2017-10-06 | 2021-05-12 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine control device |
DE102017125406A1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-05-02 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for operating an exhaust system |
JP7000947B2 (en) * | 2018-03-26 | 2022-01-19 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine control device |
JP7020242B2 (en) * | 2018-03-29 | 2022-02-16 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine control device |
JP7283043B2 (en) | 2018-09-18 | 2023-05-30 | 三菱自動車工業株式会社 | Exhaust control device for internal combustion engine |
DE102018122843A1 (en) * | 2018-09-18 | 2020-03-19 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Process for regeneration of a particle filter |
CN113614351B (en) * | 2019-03-20 | 2023-12-01 | 沃尔沃遍达公司 | Method and control system for controlling an internal combustion engine |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0070619A2 (en) | 1981-07-16 | 1983-01-26 | Johnson Matthey, Inc., | Regenerating diesel emissions control devices |
DE102009028237A1 (en) | 2009-08-05 | 2011-02-17 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for the regeneration of a particulate filter with an exhaust gas downstream in the exhaust duct |
DE102010046896A1 (en) | 2009-09-29 | 2011-03-31 | Ford Global Technologies, LLC, Dearborn | System and method for regenerating a particulate filter accompanied by a catalyst |
DE102010046750A1 (en) | 2009-09-29 | 2011-04-07 | Ford Global Technologies, LLC, Dearborn | A method of controlling fuel of a spark-ignited engine while regenerating a particulate filter |
DE102010039013A1 (en) | 2010-08-06 | 2012-02-09 | Robert Bosch Gmbh | Method and apparatus for regeneration of a particulate filter |
EP2511491A1 (en) | 2011-04-11 | 2012-10-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Particulate matter filter and regeneration method for particulate matter filter |
-
2016
- 2016-06-09 DE DE102016110632.1A patent/DE102016110632B4/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0070619A2 (en) | 1981-07-16 | 1983-01-26 | Johnson Matthey, Inc., | Regenerating diesel emissions control devices |
DE102009028237A1 (en) | 2009-08-05 | 2011-02-17 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for the regeneration of a particulate filter with an exhaust gas downstream in the exhaust duct |
DE102010046896A1 (en) | 2009-09-29 | 2011-03-31 | Ford Global Technologies, LLC, Dearborn | System and method for regenerating a particulate filter accompanied by a catalyst |
DE102010046750A1 (en) | 2009-09-29 | 2011-04-07 | Ford Global Technologies, LLC, Dearborn | A method of controlling fuel of a spark-ignited engine while regenerating a particulate filter |
DE102010039013A1 (en) | 2010-08-06 | 2012-02-09 | Robert Bosch Gmbh | Method and apparatus for regeneration of a particulate filter |
EP2511491A1 (en) | 2011-04-11 | 2012-10-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Particulate matter filter and regeneration method for particulate matter filter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102016110632A1 (en) | 2017-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102016110632B4 (en) | Process for regenerating a particulate filter | |
EP3665371B1 (en) | Exhaust gas purification system and method for purifying exhaust gas of an internal combustion engine | |
EP3502428B1 (en) | Exhaust gas treatment system and method for treating the exhaust gas of a combustion engine | |
DE102015212514B4 (en) | Method for exhaust gas aftertreatment and device for cleaning the exhaust gas of an internal combustion engine | |
EP3475543B1 (en) | Method and device for the exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine | |
EP3115566B1 (en) | Method for exhaust gas after-treatment of an internal combustion engine | |
EP3508704B1 (en) | Waste gas treatment system and method for treating the waste gas of a combustion engine | |
WO2018234141A1 (en) | System and method for exhaust-gas aftertreatment of an internal combustion engine | |
EP3683414B1 (en) | Waste gas system for a combustion engine and method for operating the same | |
DE102010039020A1 (en) | Method and apparatus for regeneration of a particulate filter | |
EP3921520B1 (en) | Exhaust gas aftertreatment system, and method for the exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine | |
DE102010039013A1 (en) | Method and apparatus for regeneration of a particulate filter | |
DE102019101576A1 (en) | Device and method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine | |
DE102011007364A1 (en) | Method and apparatus for regeneration of a particulate filter in a Y exhaust system | |
WO2019011842A1 (en) | System and method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine | |
EP3412880A1 (en) | Method to regenerate a particle filter in the exhaust gas treatment system of an internal combustion engine and internal combustion engine | |
DE102012003310A1 (en) | Method for heating waste gas in duct of internal combustion engine e.g. petrol engine in motor vehicle, involves carrying out counter-rotating lambda trimming of engine, and operating cylinders with overall lambda to high air-fuel ratio | |
DE102017100892A1 (en) | Regeneration of a particulate filter or four-way catalytic converter in an exhaust system of an internal combustion engine | |
DE102017115399A1 (en) | Exhaust gas aftertreatment system and method for exhaust aftertreatment of an internal combustion engine | |
EP3772576B1 (en) | Method of heating a catalyst and exhaust gas after-treatment system | |
EP3584418B1 (en) | Waste gas treatment system and method for regenerating a particle filter | |
WO2002048512A1 (en) | Exhaust gas purification system and a method for purifying exhaust gases | |
EP3770386B1 (en) | Exhaust gas aftertreatment system and method for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine | |
DE102017101610A1 (en) | Method for reducing cold-start emissions in a spark-ignited internal combustion engine | |
DE102018122843A1 (en) | Process for regeneration of a particle filter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R082 | Change of representative |