DE102016221428A1

DE102016221428A1 - Abgasreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016221428A1
Application number: DE102016221428.4A
Authority: DE
Inventors: Patrick Keller; Lukas Cavegn; Andrea Colombo
Original assignee: Hug Engineering AG
Current assignee: Hug Engineering AG
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2018-05-03

Abstract

Um eine einfach aufgebaute und/oder effizient betreibbare Abgasreinigungsvorrichtung bereitzustellen, wird vorgeschlagen, dass die Abgasreinigungsvorrichtung eine Filtervorrichtung und eine Regenerationsvorrichtung zur Regeneration der Filtervorrichtung umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Abgasstroms einer Verbrennungsvorrichtung.
Abgasreinigungsvorrichtungen sind insbesondere zur Abgasnachbehandlung von Verbrennungsmotoren vorgesehen. Solche Abgasreinigungsvorrichtungen dienen dabei beispielsweise der Reduktion von Partikelemissionen und/oder der Minimierung von sonstigen Schadstoffen.
Eine Abgasreinigungsvorrichtung kann beispielsweise eine Filtervorrichtung zum Abscheiden von Verunreinigungen aus dem Abgasstrom und eine Regenerationsvorrichtung zur Regeneration der Filtervorrichtung umfassen. Die Regenerationsvorrichtung umfasst beispielsweise eine Brennervorrichtung zum Erhitzen der Filtervorrichtung.
Die Brennervorrichtung wird insbesondere dazu genutzt, Brennstoff und Oxidator exotherm reagieren zu lassen, um die Temperatur der Filtervorrichtung zu erhöhen und hierdurch in der Filtervorrichtung abgeschiedene Verunreinigungen, insbesondere Rußpartikel, abzubrennen.
Als Brennstoff wird insbesondere ein Kraftstoff zum Antreiben der Verbrennungsvorrichtung genutzt. Als Oxidator wird beispielsweise ein Restsauerstoffgehalt in dem zu reinigenden Abgasstrom genutzt.
Vorteilhaft kann es jedoch sein, wenn die Regenerationsvorrichtung eine Luftzuführung zur Zuführung von Luft zu der Brennervorrichtung umfasst. Mittels einer solchen Luftzuführung kann insbesondere unabhängig von dem im Abgasstrom enthaltenen Sauerstoff ein Oxidator für den Betrieb der Brennervorrichtung bereitgestellt werden.
Günstig kann es sein, wenn die Regenerationsvorrichtung eine Sensorvorrichtung zur Ermittlung eines Beladungsgrads der Filtervorrichtung und/oder zur Ermittlung eines Drucks stromaufwärts der Filtervorrichtung umfasst. Hierdurch kann insbesondere eine Steuerung und/oder Regelung der Regenerationsvorrichtung derart erfolgen, dass bei Überschreiten eines vorgegebenen Beladungsgrads der Filtervorrichtung automatisch ein Regenerationsvorgang zum Regenerieren der Filtervorrichtung gestartet und/oder durchgeführt wird.
Die Regenerationsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Steuervorrichtung, mittels welcher die Luftzuführung und/oder die Brennstoffzuführung abhängig von Messergebnissen der Sensorvorrichtung steuer- und/oder regelbar sind. Hierdurch kann insbesondere bei unterschiedlichen Betriebszuständen der Verbrennungsvorrichtung und/oder der Filtervorrichtung ein stabiler Betrieb der Brennervorrichtung gewährleistet werden.
Die Filtervorrichtung ist oder umfasst insbesondere einen oder mehrere Keramikkörper.
Vorzugsweise umfasst die Filtervorrichtung einen oder mehrere Filterkörper, welche insbesondere mit einer katalytisch wirksamen Beschichtung versehen sind.
Die Filtervorrichtung ist oder umfasst insbesondere einen oder mehrere Rußpartikelfilter.
Die Brennervorrichtung ist vorzugsweise unabhängig von dem Abgasstrom der Verbrennungsvorrichtung betreibbar. Der Abgasstrom strömt vorzugsweise nicht durch einen Brennerkopf der Brennervorrichtung hindurch.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Luftzuführung einen Verdichter oder eine sonstige Vorrichtung zum Ansaugen von Luft, insbesondere Frischluft, und/oder zum Zuführen derselben zu der Brennervorrichtung umfasst. Hierdurch kann insbesondere auch im Falle eines bestehenden Gegendrucks in der Brennervorrichtung und/oder stromabwärts der Brennervorrichtung eine zuverlässige Frischluftzuführung realisiert werden.
Der Luftstrom, insbesondere der Frischluftstrom, ist ein von dem Abgasstrom verschiedener Gasstrom.
Der Verdichter ist vorzugsweise ein von der Verbrennungsvorrichtung separater Bestandteil. Insbesondere dient der Verdichter lediglich der Zuführung von Luft, insbesondere Frischluft, zu der Brennervorrichtung der Abgasreinigungsvorrichtung.
Günstig kann es sein, wenn die Brennervorrichtung eine Zerstäubungseinheit umfasst, mittels welcher Brennstoff unter Verwendung von Zerstäubungsluft in eine Brennkammer der Brennervorrichtung einsprühbar ist.
Die Zerstäubungseinheit umfasst vorzugsweise einen Zerstäubungsluftverdichter, mittels welchem die Zerstäubungsluft bereitstellbar ist. Die Zerstäubungsluft ist insbesondere Frischluft, beispielsweise verdichtete Frischluft.
Der Zerstäubungsluftverdichter ist insbesondere ein von dem Verdichter der Luftzuführung verschiedener Verdichter.
Vorzugsweise dient der Zerstäubungsluftverdichter ausschließlich der Bereitstellung von Zerstäubungsluft und/oder Spülluft für die Zerstäubungseinheit.
Günstig kann es sein, wenn die Luftzuführung, die Sensorvorrichtung und/oder die Steuervorrichtung von der Verbrennungsvorrichtung unabhängige Vorrichtungen und/oder funktionell von der Verbrennungsvorrichtung entkoppelte Vorrichtungen sind.
Die Abgasreinigungsvorrichtung ist vorzugsweise lediglich an eine Stromversorgung und/oder eine Brennstoffleitung der Verbrennungsvorrichtung angeschlossen. Allenfalls kann noch ein Anschluss an eine Signalleitung der Verbrennungsvorrichtung vorgesehen sein, beispielsweise um der Abgasreinigungsvorrichtung ein Signal zukommen zu lassen, aus welchem hervorgeht, ob die Verbrennungsvorrichtung betrieben wird oder still steht.
Die Abgasreinigungsvorrichtung ist vorzugsweise ohne die Kenntnis von speziellen Betriebsparametern der Verbrennungsvorrichtung betreibbar.
Insbesondere hat die Verwendung der Abgasreinigungsvorrichtung vorzugsweise keinerlei Einfluss auf den Betrieb der Verbrennungsvorrichtung. Insbesondere muss für den Betrieb der Abgasreinigungsvorrichtung nicht auf eine Steuerung der Verbrennungsvorrichtung eingewirkt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtung einen Drucksensor umfasst, mittels welchem ein Druck stromaufwärts der Filtervorrichtung messbar ist. Insbesondere ist der Druck bezüglich einer Strömungsrichtung des Abgasstroms und/oder eines mittels der Brennervorrichtung erzeugten Brennergasstroms stromaufwärts der Filtervorrichtung messbar.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtung einen Temperatursensor umfasst, mittels welchem eine Temperatur eines Gasstroms stromaufwärts der Filtervorrichtung und/oder eine Temperatur der Filtervorrichtung messbar ist.
Der Gasstrom ist oder umfasst insbesondere den Brennergasstrom und/oder den Abgasstrom.
Die Sensorvorrichtung kann ferner vorzugsweise mehrere Drucksensoren und/oder mehrere Temperatursensoren umfassen.
Günstig kann es sein, wenn die Regenerationsvorrichtung insbesondere mittels der Steuervorrichtung abhängig von einem Beladungsgrad der Filtervorrichtung und/oder nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraums und/oder einer vorgegebenen Betriebsdauer der Verbrennungsvorrichtung in einen Startmodus versetzbar ist, in welchem der Brennervorrichtung Brennstoff mit einem vorgegebenen Massenstrom und/oder Luft mit einem vorgegebenen Volumenstrom zugeführt wird und in welchem in einer Brennkammer der Brennervorrichtung der Brennstoff mit der Luft vermischt und gezündet wird.
Die Brennervorrichtung umfasst vorzugsweise eine Vorbrennkammer, in welcher der Brennstoff mit der Luft vermischt und gezündet wird.
Das Gemisch aus Brennstoff und Luft, insbesondere eine sich aufgrund der Verbrennung ergebende Flamme, breitet sich vorzugsweise ausgehend von der Vorbrennkammer in eine Hauptbrennkammer der Brennervorrichtung aus.
Der Abgasstrom wird insbesondere in die Hauptbrennkammer eingeleitet und mit dem Brennstoff und der Luft vermischt.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Regenerationsvorrichtung insbesondere im Anschluss an einen Startmodus in einen Regenerationsmodus versetzbar ist, in welchem ein Massenstrom des der Brennervorrichtung zugeführten Brennstoffs und/oder ein Volumenstrom des der Brennervorrichtung zugeführten Luftstroms variiert werden, insbesondere abhängig von

a) einem Druck stromaufwärts der Filtervorrichtung; und/oder
b) einer Umgebungstemperatur; und/oder
c) einer Versorgungsspannung eines Verdichters der Luftzuführung; und/oder
d) einer Temperatur eines Gasstroms unmittelbar stromaufwärts der Filtervorrichtung; und/oder
e) einer Temperatur der Filtervorrichtung; und/oder
f) einem Volumenstrom des der Filtervorrichtung zugeführten Abgasstroms; und/oder
g) einem Lastzustand und/oder einer Drehzahl des Verbrennungsmotors.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung eine Korrelationsfunktion und/oder Korrelationsdaten umfasst, welche den Massenstrom des der Brennervorrichtung zugeführten Brennstoffs und/oder den Volumenstrom des der Brennervorrichtung zugeführten Luftstroms vorgeben, insbesondere abhängig von

Die vorstehend genannten Parameter zur Steuerung und/oder Regelung der Brennstoffzuführung und/oder der Luftzuführung werden vorzugsweise in situ während des Betriebs der Brennervorrichtung gemessen oder sonstwie ermittelt und umgehend zur Variation des Massenstroms des Brennstoffs und/oder des Volumenstroms des Luftstroms herangezogen.
Die Steuerung und/oder Regelung erfolgt dabei vorzugsweise ohne jegliche Einflussnahme einer Steuervorrichtung der Verbrennungsvorrichtung und/oder ohne die Verwendung von Daten der Verbrennungsvorrichtung.
Es kann vorgesehen sein, dass die Brennervorrichtung eine Vorbrennkammer umfasst, welche in eine Hauptbrennkammer der Abgasreinigungsvorrichtung mündet. Ein Abgaseinlass der Abgasreinigungsvorrichtung, über welchen der Abgasreinigungsvorrichtung der zu reinigende Abgasstrom zuführbar ist mündet vorzugsweise in die Hauptbrennkammer.
Die Hauptbrennkammer ist vorzugsweise unmittelbar stromaufwärts der Filtervorrichtung angeordnet.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Abgasreinigungsvorrichtung ein Gehäuse umfasst, in dessen Innenraum die Filtervorrichtung angeordnet ist, wobei bezüglich der Strömungsrichtung des die Filtervorrichtung durchströmenden Gasstroms stromaufwärts der Filtervorrichtung ein Hohlraum in dem Gehäuse gebildet und/oder vorhanden ist, welcher die Hauptbrennkammer der Brennervorrichtung bildet.
Die Abgasreinigungsvorrichtung kann beispielsweise gemäß folgendem Verfahren einfach und effizient betrieben werden:

- Hindurchführen von Abgas durch eine Filtervorrichtung, wobei Verunreinigungen in der Filtervorrichtung abgeschieden werden;
- Regenerieren der Filtervorrichtung mittels einer Brennervorrichtung.

Das Verfahren weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der Abgasreinigungsvorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Günstig kann es sein, wenn mittels einer Sensorvorrichtung ein Beladungsgrad der Filtervorrichtung und/oder ein Druck stromaufwärts der Filtervorrichtung ermittelt wird. Mittels einer Luftzuführung wird vorzugsweise Luft zu der Brennervorrichtung zugeführt. Die Luftzuführung wird insbesondere abhängig von Messergebnissen der Sensorvorrichtung gesteuert und/oder geregelt.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Brennstoffzuführung abhängig von Messergebnissen der Sensorvorrichtung gesteuert und/oder geregelt wird.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der Brennstoff und die Luft in einem Verbrennungsluftverhältnis (λ; lambda) von mindestens ungefähr 0,4, insbesondere mindestens ungefähr 0,5, beispielsweise mindestens ungefähr 0,6, zugeführt werden.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Brennstoff und die Luft in einem Verbrennungsluftverhältnis (λ; lambda) von höchstens ungefähr 1,3, insbesondere höchstens ungefähr 1,2, beispielsweise höchstens ungefähr 1,0, zugeführt werden.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Brennstoff und die Luft in einem Verbrennungsluftverhältnis (λ; lambda) von ungefähr 1,0 zugeführt werden.
Der Begriff „ungefähr“ bezeichnet insbesondere eine Abweichung von höchstens +/- 20%, vorzugsweise höchstens +/- 10%, beispielsweise höchstens +/- 5%, von dem jeweils angegebenen Wert.
Die angegebenen Werte gelten insbesondere für einen Startmodus und/oder einen Regenerationsmodus der Brennervorrichtung.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die angegebenen Werte des Verbrennungsluftverhältnisses (λ; lambda) über den gesamten Startmodus und/oder über den gesamten Regenerationsmodus hinweg konstant gehalten werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Brennstoffzuführung und die Luftzuführung abhängig von einer Temperatur der Filtervorrichtung und/oder abhängig von einer Temperatur eines der Filtervorrichtung zugeführten Gasstroms gesteuert und/oder geregelt werden.
Der Gasstrom ist insbesondere eine Mischung aus einem mittels der Brennervorrichtung erzeugten Brennergasstrom und dem zu reinigenden Abgasstrom. Insbesondere werden die Brennstoffzuführung und die Luftzuführung derart gesteuert und/oder geregelt, dass ein Volumenstrom und/oder Massenstrom des Brennergasstroms und folglich eine zu der Filtervorrichtung zugeführte Wärmemenge variiert wird.
Beispielsweise kann eine Steuerung und/oder Regelung auf eine Zieltemperatur von mindestens ungefähr 450 °C, beispielsweise mindestens ungefähr 500 °C, insbesondere mindestens ungefähr 530 °C, vorgesehen sein.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann eine Steuerung und/oder Regelung auf eine Zieltemperatur von höchstens ungefähr 600 °C, insbesondere höchstens ungefähr 560 °C, beispielsweise höchstens ungefähr 530 °C, vorgesehen sein.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Brennstoffzuführung und die Luftzuführung derart gesteuert und/oder geregelt werden, dass eine Zieltemperatur der Filtervorrichtung und/oder des der Filtervorrichtung zugeführten Gasstroms von ungefähr 530 °C erhältlich ist.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Brennstoffzuführung auf eine Zieltemperatur der Filtervorrichtung und/oder auf eine Zieltemperatur des der Filtervorrichtung zugeführten Gasstroms geregelt wird. Die Luftzuführung wird vorzugsweise angepasst an die Brennstoffzuführung gesteuert, insbesondere lambda-gesteuert und/oder basierend auf Korrelationsdaten und/oder einer Korrelationsfunktion, beispielsweise unter Berücksichtigung von

Unter einer „Steuerung“ ist dabei insbesondere eine Einflussnahme mit einer Rückkopplung oder sonstige Korrektur von einer Sensorvorrichtung
Die Abgasreinigungsvorrichtung wird vorzugsweise unabhängig von aktuellen Betriebsparametern und/oder Lastzuständen der Verbrennungsvorrichtung betrieben.
Insbesondere ist keine Messwertübergabe von der Verbrennungsvorrichtung zu der Abgasreinigungsvorrichtung vorgesehen.
Der Verdichter der Luftzuführung zum Ansaugen von Frischluft und zum Zuführen derselben zu der Brennervorrichtung ist vorzugsweise ein elektrisch betriebener Verdichter, insbesondere ein Kolbenverdichter, ein Axialverdichter, ein Radialverdichter oder ein Seitenkanalverdichter.
Der Zerstäubungsluftverdichter ist vorzugsweise ein elektrisch betriebener Verdichter, insbesondere ein Kolbenverdichter, ein Axialverdichter, ein Radialverdichter oder ein Seitenkanalverdichter.
Mittels der Steuervorrichtung der Abgasreinigungsvorrichtung wird vorzugsweise eine Regelkurve oder Regelfunktion zum Betrieb des Verdichters der Luftzuführung vorgegeben.
Vorzugsweise weist der Brenner in sämtlichen Lastpunkten, insbesondere in einem dynamischen Betrieb der Brennervorrichtung und/oder der Verbrennungsvorrichtung, eine lambda-gesteuerte Lufteintragung auf.
Die Brennervorrichtung und/oder ein Regenerationsmodus der Abgasreinigungsvorrichtung kann vorzugsweise unterbrochen und/oder beendet werden, insbesondere wenn die Verbrennungsvorrichtung abgeschaltet wird. Ein solcher Abschaltvorgang kann insbesondere mittels der Sensorvorrichtung der Abgasreinigungsvorrichtung ermittelt und/oder über eine Signalleitung von der Verbrennungsvorrichtung an die Abgasreinigungsvorrichtung übermittelt werden.
Günstig kann es sein, wenn die Sensorvorrichtung einen Flammensensor umfasst. Der Flammensensor kann insbesondere als Temperatursensor ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist der Flammensensor in einer Vorbrennkammer der Brennervorrichtung angeordnet.
Mittels des Flammensensors kann insbesondere ermittelt werden, ob das Gemisch aus Brennstoff und zugeführter Luft gezündet ist und/oder kontinuierlich brennt.
Insbesondere dann, wenn der Flammensensor ein unerwünschtes Erlöschen der Flamme detektiert, kann die Brennervorrichtung erneut in einen Startmodus versetzt werden, um die Flamme erneut zu zünden.
Die Sensorvorrichtung, insbesondere ein Temperatursensor der Sensorvorrichtung, ist vorzugsweise Bestandteil eines Datenloggers der Abgasreinigungsvorrichtung, welcher insbesondere Bestandteil der Steuervorrichtung ist. Ein solcher Datenlogger ist insbesondere für sämtliche Partikelfilter standardisiert und/oder vorgeschrieben.
Vorzugsweise wird der dadurch ohnehin vorhandene Temperatursensor zur Steuerung und/oder Regelung der Brennervorrichtung genutzt.
Zur Steuerung des Volumenstroms des mittels der Luftzuführung zugeführten Luftstroms wird insbesondere eine Drehzahl des Verdichters variiert.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zum Erreichen einer Zieltemperatur an der Filtervorrichtung eine hierzu erforderliche Brennstoffmenge, insbesondere ein Massenstrom, ermittelt wird. Daran angepasst und/oder hiervon abhängig wird dann vorzugsweise der Volumenstrom der über die Luftzuführung zugeführten Luft gewählt.
Nach einem Zünden der Flamme in der Brennervorrichtung werden vorzugsweise der Massenstrom des zugeführten Brennstoffs und/oder der Volumenstrom der zugeführten Luft kontinuierlich erhöht, insbesondere ausgehend von einem zunächst gewählten minimalen Niveau, bis hin zu einem Niveau, welches ein insbesondere zügiges Aufheizen der Filtervorrichtung ermöglicht. Hierdurch kann ein zu schneller und zu hoher Wärmeeintrag in die Filtervorrichtung vermieden werden, um letztlich eine unerwünschte Beschädigung der Filtervorrichtung zu vermeiden.
Die Abgasreinigungsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Anzeigeeinheit, über welche insbesondere ein Zustand und/oder Betriebsmodus der Abgasreinigungsvorrichtung, beispielsweise ein Beladungsgrad der Filtervorrichtung, auslesbar ist.
Die Brennervorrichtung umfasst insbesondere eine Brennstoffpumpenvorrichtung.
Die Brennstoffpumpenvorrichtung ist insbesondere Bestandteil der Brennstoffzuführung der Brennervorrichtung.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Brennstoffpumpenvorrichtung, welche einfach aufgebaut ist und einen zuverlässigen Betrieb einer Brennervorrichtung ermöglicht.
Die Brennstoffpumpenvorrichtung umfasst vorzugsweise Folgendes:

eine Brennstoffleitung, welche eine Brennstoffquelle mit einer Brennstoffsenke verbindet;
eine Pumpeneinheit zum Antreiben des Brennstoffs in der Brennstoffleitung; einen Gasabscheider, welcher bezüglich einer Strömungsrichtung des Brennstoffs in der Brennstoffleitung stromaufwärts der Brennstoffsenke angeordnet
ist, wobei der Gasabscheider einen Abscheideraum, einen Einlass zur Zuführung von Brennstoff zu dem Abscheideraum, einen Bereitstellungsauslass zur Bereitstellung von zumindest näherungsweise gasfreiem Brennstoff an der Brennstoffsenke und einen Abführauslass zur Abführung von abgeschiedenem Gas und/oder überschüssigem Brennstoff umfasst.

Die Pumpeneinheit ist insbesondere eine Dosierpumpe.
Günstig kann es sein, wenn die Pumpeneinheit eine Linearkolbenpumpe ist oder umfasst.
Die Brennstoffleitung bildet vorzugsweise einen Brennstoffkreislauf.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Brennstoffleitung mittels einer Abzweigungseinheit an eine als Brennstoffquelle dienende weitere Brennstoffleitung angekoppelt oder ankoppelbar ist.
Die weitere Brennstoffleitung ist insbesondere eine Brennstoffleitung einer Verbrennungsvorrichtung.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Abzweigungseinheit ein T-Stück oder ein Kreuzstück umfasst, mittels welchem ein in der weiteren Brennstoffleitung strömender Brennstoffstrom teilweise abzweigbar ist und/oder mittels welchem überschüssiger Brennstoff und/oder abgeschiedenes Gas in den in der weiteren Brennstoffleitung strömenden Brennstoffstrom abgebbar ist.
Die Abzweigungseinheit umfasst insbesondere einen Sammelraum, in welchem in zumindest geringfügigem Umfang flüssiger Brennstoff von darin enthaltenem Gas getrennt wird.
Das im Sammelraum abgetrennte Gas wird insbesondere unmittelbar in den Brennstoffstrom, welcher durch die weitere Brennstoffleitung strömt, zurückgeführt.
Der über die Abzweigungseinheit abgezweigte Brennstoff wird insbesondere mittels der Pumpeneinheit durch die Brennstoffleitung gefördert.
Insbesondere dann, wenn die Pumpeneinheit eine nicht kontinuierlich fördernde Pumpeneinheit ist und/oder eine zeitlich variierende, beispielsweise pulsierende, Förderung des Brennstoffs bewirkt, umfasst die Brennstoffpumpenvorrichtung vorzugsweise eine Vergleichmäßigungsvorrichtung.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Brennstoffpumpenvorrichtung einen Pulsationsdämpfer zur Dämpfung von Druckschwankungen in der Brennstoffleitung umfasst.
Der Pulsationsdämpfer ist vorzugsweise unmittelbar stromabwärts der Pumpeneinheit und/oder unmittelbar stromaufwärts eines Druckhalteventils der Brennstoffpumpenvorrichtung angeordnet.
Der Begriff „unmittelbar“ bezeichnet dabei insbesondere eine Anordnung derart, dass abgesehen von der Brennstoffleitung keine weiteren Komponenten der Brennstoffpumpenvorrichtung zwischen den genannten Bauteilen angeordnet sind.
Die Brennstoffpumpenvorrichtung umfasst insbesondere ein Druckhalteventil, welches beispielsweise unmittelbar stromaufwärts des Gasabscheiders angeordnet ist.
Mittels des Druckhalteventils kann insbesondere ein minimaler Eingangsdruck und/oder Ausgangsdruck an dem Gasabscheider und/oder der Brennstoffsenke und/oder ein Arbeitsdruck des Pulsationsdämpfers gewährleistet werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das Druckhalteventil derart ausgebildet und/oder angesteuert und/oder eingerichtet ist, dass es erst öffnet, wenn ein Druck stromaufwärts des Druckhalteventils mindestens ungefähr 1,5 bar, insbesondere mindestens ungefähr 1,8 bar, beispielsweise ungefähr 2 bar, beträgt.
Insbesondere kann mittels des Druckhalteventils ein minimaler Druck am Einlass des Abscheideraums des Gasabscheiders und/oder an der Brennstoffsenke und/oder ein Arbeitsdruck des Pulsationsdämpfers von mindestens ungefähr 1,5 bar, beispielsweise mindestens ungefähr 1,8 bar, vorzugsweise ungefähr 2 bar, erzielt werden.
Die Pumpeneinheit ist vorzugsweise durch Pulsweitenmodulation steuerbar, insbesondere zur Variation einer Fördermenge des geförderten Brennstoffs. Hierdurch kann insbesondere eine Fördermengenvariation über einen großen Wertebereich hinweg realisiert werden. Insbesondere kann vorzugsweise ein vielfach größerer Fördermengenbereich abgedeckt werden als bei herkömmlichen direkt dosierenden Pumpeneinheiten wie beispielsweise Zahnradpumpen.
Durch die Verwendung des Pulsationsdämpfers und/oder des Druckhalteventils und/oder des Gasabscheiders kann dann vorzugsweise trotz der pulsierenden und/oder nicht kontinuierlichen Brennstoffförderung eine gleichmäßige Brennstoffzuführung an der Brennervorrichtung erzielt werden, um letztlich eine stabile Flammenausbildung zu gewährleisten.
Günstig kann es sein, wenn die Brennstoffpumpenvorrichtung eine Ventilvorrichtung umfasst, welche stromabwärts des Gasabscheiders angeordnet ist und/oder welche derart ausgebildet und/oder angesteuert und/oder eingerichtet ist, dass die Ventilvorrichtung geschlossen ist, wenn Brennstoff an der Brennstoffsenke abgeführt wird, und/oder dass die Ventilvorrichtung geöffnet werden kann, wenn kein Brennstoff an der Brennstoffsenke abgeführt wird.
Über die Ventilvorrichtung kann insbesondere eine Entlüftung der Brennstoffleitung erzielt werden, insbesondere indem im Gasabscheider abgeschiedenes Gas über die Brennstoffleitung zurück zu der weiteren Brennstoffleitung geführt und in den dort geführten Brennstoffstrom abgegeben wird.
Ein solcher Entlüftungsvorgang wird insbesondere jeweils vor der Durchführung eines Startmodus der Abgasreinigungsvorrichtung durchgeführt.
Ferner ist die Ventilvorrichtung vorzugsweise geöffnet, wenn die Brennervorrichtung nicht in Betrieb ist.
Der Gasabscheider umfasst vorzugsweise eine Zuführlanze, welche bezüglich einer Schwerkraftrichtung von unten in den Abscheideraum hineinragt und der Zuführung von Brennstoff zu dem Abscheideraum dient.
Der Bereitstellungsauslass ist vorzugsweise an einem bezüglich einer Schwerkraftrichtung unteren Endbereich des Abscheideraums angeordnet und/oder ausgebildet.
Der Abführauslass ist vorzugsweise an einem bezüglich einer Schwerkraftrichtung oberen Endbereich des Abscheideraums angeordnet und/oder ausgebildet.
Die Brennstoffpumpenvorrichtung kann insbesondere in einer Abgasreinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Abgasstroms einer Verbrennungsvorrichtung verwendet werden.
Eine solche Abgasreinigungsvorrichtung umfasst insbesondere eine Filtervorrichtung zum Abscheiden von Verunreinigungen aus dem Abgasstrom und eine Regenerationsvorrichtung zur Regeneration der Filtervorrichtung, wobei die Regenerationsvorrichtung vorzugsweise eine Brennervorrichtung zum Erhitzen der Filtervorrichtung umfasst, wobei die Brennervorrichtung vorzugsweise eine Brennstoffpumpenvorrichtung umfasst.
Die Abgasreinigungsvorrichtung umfasst vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der Brennstoffpumpenvorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile.
Günstig kann es sein, wenn die Brennervorrichtung eine Zerstäubungseinheit zum Zerstäuben des Brennstoffs umfasst, wobei die Brennstoffsenke der Brennstoffpumpenvorrichtung durch die Zerstäubungseinheit gebildet ist.
Der Brennstoff aus der Brennstoffleitung wird folglich vorzugsweise für die Zerstäubungseinheit bereitgestellt und/oder über die Zerstäubungseinheit zu einer Brennkammer der Brennervorrichtung, insbesondere der Vorbrennkammer der Brennervorrichtung, zugeführt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffpumpenvorrichtung.
Das Verfahren umfasst dabei vorzugsweise Folgendes:

Bereitstellen von Brennstoff mittels einer Brennstoffquelle;
Fördern des Brennstoffs in einer Brennstoffleitung mittels einer Pumpeneinheit;
Entgasen des Brennstoffs mittels eines Gasabscheiders;
Zuführen des entgasten Brennstoffs zu einer Brennstoffsenke.

Das beschriebene Verfahren weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der Brennstoffpumpenvorrichtung und/oder der Abgasreinigungsvorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Vor der Zuführung des Brennstoffs zu dem Gasabscheider werden vorzugsweise Druckschwankungen in der Brennstoffleitung mittels eines Pulsationsdämpfers reduziert.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass vor der Zuführung des Brennstoffs zu dem Gasabscheider mittels eines Druckhalteventils ein Mindestdruck des Brennstoffs eingestellt und/oder gehalten wird.
Der Brennstoff für die Brennervorrichtung wird vorzugsweise aus einem Vorlauf oder einem Rücklauf der Brennstoffleitung der Verbrennungsvorrichtung entnommen.
Der Gasabscheider ist vorzugsweise angepasst an eine Gasaufstiegsgeschwindigkeit im Brennstoff dimensioniert. Insbesondere kann hierdurch vorzugsweise verhindert werden, dass Gase zur Zerstäubungseinheit gelangen, was letztlich einen Flammabriss zur Folge haben kann.
Insbesondere dann, wenn relativ große Brennstoffmengen für die Brennervorrichtung bereitgestellt werden müssen, kann vorgesehen sein, dass die Brennervorrichtung, insbesondere die Brennstoffpumpenvorrichtung, mehrere Pumpeneinheiten, insbesondere mehrere parallel zueinander fördernde Pumpeneinheiten, umfasst.
Die Pumpeneinheiten sind dabei insbesondere derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass die aufgrund der einzelnen Pumpeneinheiten erzeugten Druckpulsationen sich möglichst ausgleichen.
Beispielsweise kann eine um 180° phasenverschobene Ansteuerung zweier Pumpeneinheiten vorgesehen sein.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung der Komponenten sowie der Funktionsweise einer Abgasreinigungsvorrichtung.

Eine in 1 dargestellte Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Abgasreinigungsvorrichtung dient insbesondere der Reinigung eines Abgasstroms einer (nicht dargestellten) Verbrennungsvorrichtung. Die Verbrennungsvorrichtung ist insbesondere ein Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 100 ist insbesondere in einen Abgasstrang des Verbrennungsmotors integriert oder an diesen angeschlossen.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 100 dient beispielsweise der Abscheidung von Rußpartikeln aus dem Abgasstrom.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 100 umfasst hierzu eine Filtervorrichtung 102, welche insbesondere als Partikelfilter 104, beispielsweise als Rußpartikelfilter 106, ausgebildet ist.
Die Filtervorrichtung 102 ist insbesondere aus einem keramischen Material, beispielsweise Mullit, gebildet und/oder mit einer katalytischen Beschichtung versehen.
Die Filtervorrichtung 102 ist insbesondere in einem Gehäuse 108 der Abgasreinigungsvorrichtung 100 angeordnet.
Über einen Abgaseinlass 110 der Abgasreinigungsvorrichtung 100 ist der zu reinigende Abgasstrom in das Gehäuse 108 einleitbar.
Innerhalb des Gehäuses 108 durchströmt der Abgasstrom die Filtervorrichtung 102 und kann dann als gereinigter Abgasstrom das Gehäuse 108 über einen Abgasauslass 112 verlassen.
Mit zunehmender Betriebsdauer der Abgasreinigungsvorrichtung 100 erhöht sich eine Menge an abgeschiedenem Material an und/oder in der Filtervorrichtung 102, das heißt ein Beladungsgrad der Filtervorrichtung 102 wird erhöht.
Die Filtervorrichtung 102 muss folglich regelmäßig regeneriert werden, um eine zuverlässige Abgasreinigung der Abgasreinigungsvorrichtung 100 gewährleisten zu können.
Hierfür umfasst die Abgasreinigungsvorrichtung 100 eine Regenerationsvorrichtung 114.
Die Regenerationsvorrichtung 114 umfasst insbesondere eine Brennervorrichtung 116, welche sich an das Gehäuse 108 anschließt oder in das Gehäuse 108 integriert ist.
Die Brennervorrichtung 116 umfasst insbesondere eine Vorbrennkammer 118, welche in eine Hauptbrennkammer 120 mündet.
Der Vorbrennkammer 118 sind mittels einer Brennstoffzuführung 122 der Brennervorrichtung 116 einerseits Brennstoff und mittels einer Luftzuführung 124 der Brennervorrichtung 116 andererseits Luft, insbesondere Frischluft, zuführbar.
Insbesondere in der Vorbrennkammer 118 wird der Brennstoff mit der zugeführten Luft vermischt und mittels einer Zündvorrichtung 126 der Brennervorrichtung 116 gezündet.
Der hierdurch entstehende Brennergasstrom wird insbesondere brennend zu der Hauptbrennkammer 120 zugeführt.
Insbesondere wird der Brennergasstrom dabei in einer Strömungsrichtung 128 in Richtung der Filtervorrichtung 102 geführt.
Die Vorbrennkammer 118 und die Hauptbrennkammer 120 bilden Bestandteile einer Brennkammer 130 der Brennervorrichtung 116.
Mittels eines Flammensensors 132 einer Sensorvorrichtung 134 ist vorzugsweise überwachbar, ob ein zugeführtes Gemisch aus Brennstoff und Luft gezündet wurde und/oder ob eine bestehende Flamme weiterhin vorhanden ist.
Der Flammensensor 132 ist beispielsweise als Temperatursensor 136 ausgebildet und insbesondere in der Vorbrennkammer 118 angeordnet.
Die Brennervorrichtung 116 umfasst ferner vorzugsweise einen Drucksensor 138, welcher beispielsweise an und/oder in der Vorbrennkammer 118 oder aber an einem der Vorbrennkammer 118 zugewandten Ende der Luftzufuhr 124 angeordnet ist.
Mittels dieses Drucksensors 138 kann insbesondere ein Gegendruck ermittelt werden, welcher einerseits aus einem Beladungsgrad der Filtervorrichtung 102 und andererseits aus einem variierenden Volumenstrom des Abgasstroms resultiert.
Abhängig von mittels des Drucksensors 138 ermittelten Messwerten wird vorzugsweise die Luftzuführung 124 gesteuert. Alternativ oder ergänzend hierzu kann abhängig von mittels des Drucksensors 138 ermittelten Messwerten die Brennstoffzuführung 122 gesteuert und/oder geregelt werden.
Beispielsweise wird zur Regelung der Luftzuführung 124 eine Drehzahl eines Verdichters 140 der Luftzuführung 124 gesteuert und/oder geregelt, um letztlich einen gewünschten Volumenstrom der zugeführten Luft, insbesondere Frischluft, zu gewährleisten.
Die Luftzuführung 124 umfasst ferner vorzugsweise ein Rückschlagventil 142, welches insbesondere stromabwärts des Verdichters 140 angeordnet ist und eine unerwünschte Rückströmung von Luft und/oder Brennergas und/oder Abgas zu dem Verdichter 140 verhindert.
Ferner kann die Luftzuführung 124 einen Luftfilter 144 umfassen, um eventuelle Verunreinigungen aus der der Brennervorrichtung 116 zuzuführenden Luft zu entfernen.
Der Verdichter 140 ist insbesondere elektrisch betrieben.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 100 umfasst vorzugsweise eine Stromversorgung 146.
Die Stromversorgung 146 ist insbesondere an die Verbrennungsvorrichtung angekoppelt, sodass die für den Betrieb der Abgasreinigungsvorrichtung 100 benötigte elektrische Energie insbesondere über die Verbrennungsvorrichtung bereitgestellt wird.
Die Stromversorgung 146 für die Abgasreinigungsvorrichtung 100 und die Luftzuführung 124 für die Brennervorrichtung 116 sind beispielsweise als eine gemeinsame Versorgungseinheit 148 der Abgasreinigungsvorrichtung 100 ausgebildet.
Die Brennstoffzuführung 122 umfasst insbesondere eine Brennstoffpumpenvorrichtung 150.
Die Brennstoffpumpenvorrichtung 150 umfasst eine Brennstoffleitung 152, welche insbesondere in einem Kreislauf geführt ist, eine Abzweigungseinheit 154, eine Pumpeneinheit 156, einen Pulsationsdämpfer 158, ein Druckhalteventil 160, einen Gasabscheider 162 und eine Ventilvorrichtung 164.
Die Abzweigungseinheit 154 dient insbesondere der Anbindung der Brennstoffpumpenvorrichtung 150 an eine Brennstoffleitung 152 der Verbrennungsvorrichtung.
Die Abzweigungseinheit 154 bildet insbesondere eine Ankopplung der Brennstoffpumpenvorrichtung 150 an eine Brennstoffquelle 166.
Die Abzweigungseinheit 154 umfasst vorzugsweise ein T-Stück 168 oder ein Kreuzstück 170, mittels welchem die beiden Brennstoffleitungen 152 miteinander gekoppelt sind, um Brennstoff aus der Brennstoffleitung 152 der Verbrennungsvorrichtung zu entnehmen und bei Bedarf auch wieder dorthin zurückzuführen.
Die Abzweigungseinheit 154 umfasst ferner vorzugsweise einen Sammelraum 172, mittels welchem in der Brennstoffleitung 152 der Verbrennungsvorrichtung enthaltene Gase von dem Brennstoff zumindest teilweise getrennt werden können und/oder zurück in die Brennstoffleitung 152 der Verbrennungsvorrichtung geführt werden können.
Ein Brennstofffilter 174 kann stromabwärts der Abzweigungseinheit 154 vorgesehen sein, um Verunreinigungen aus dem der Brennervorrichtung 116 zuzuführenden Brennstoff zu entfernen.
Die Pumpeneinheit 156 ist insbesondere eine Dosierpumpe 176, beispielsweise eine Linearkolbenpumpe 178.
Mittels der Pumpeneinheit 156 kann insbesondere eine pulsierende Förderung des Brennstoffs in der Brennstoffleitung 152 erzielt werden. Vorzugsweise ermöglicht eine solche Förderung des Brennstoffs die Gewährleistung einer gleichmäßigen Fördermenge.
Der Pulsationsdämpfer 158 dient vorzugsweise dazu, in der Brennstoffleitung 152 auftretende Druckschwankungen abzumildern, um ein möglichst konstantes Druckniveau zu erzielen.
Insbesondere kann mittels des Pulsationsdämpfers 158 vorzugsweise ein möglichst einheitlicher und gleichmäßiger Druck an einem Druckhalteventil 160 erzielt werden.
Das Druckhalteventil 160 dient insbesondere dazu, einen vorgegebenen Mindestdruck von beispielsweise mindestens ungefähr 1,5 bar, insbesondere ungefähr 2 bar, aufrechtzuerhalten.
Der Gasabscheider 162 dient insbesondere der Abscheidung von Gasen aus dem Brennstoff, welche durch den Betrieb der Pumpeneinheit 156 erzeugt wurden.
Der Gasabscheider 162 umfasst dabei insbesondere einen Abscheideraum 180, welchem über einen Einlass 182 der Brennstoff zuführbar ist.
Insbesondere wird der Brennstoff dabei über eine Zuführlanze 184 entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben in den Abscheideraum 180 geführt.
An einem bezüglich der Schwerkraftrichtung oberen Endbereich 186 des Abscheideraums 180 ist ein Abführauslass 188 des Gasabscheiders 162 vorgesehen. Über diesen Abführauslass 188 können insbesondere abgeschiedene Gase und überschüssiger Brennstoff aus dem Gasabscheider 162 abgeführt werden.
In einem bezüglich der Schwerkraftrichtung unteren Endbereich 190 des Abscheideraums 180 ist ein Bereitstellungsauslass 192 des Gasabscheiders 162 angeordnet. Über diesen Bereitstellungsauslass 192 kann insbesondere im Wesentlichen gasfreier Brennstoff bereitgestellt und einer Brennstoffsenke 194 zugeführt werden.
Die Ventilvorrichtung 164 ist beispielsweise als ein Magnetventil 196 ausgebildet und insbesondere derart eingerichtet und/oder angesteuert, dass die Ventilvorrichtung 164 nur dann öffnet, wenn kein Brennstoff zu der Brennstoffsenke 194 zugeführt wird. Die Ventilvorrichtung 164 kann insbesondere zum Entlüften der Brennstoffpumpenvorrichtung 150, insbesondere der Brennstoffleitung 152, genutzt werden, indem kontinuierlich Brennstoff von der Abzweigungseinheit 154 durch die Pumpeneinheit 156 zu dem Gasabscheider 162 und über die Ventilvorrichtung 164 zurück zur Abzweigungseinheit 154 gefördert wird.
Die Brennstoffsenke 194 ist oder umfasst insbesondere eine Zerstäubungseinheit 198 der Brennervorrichtung 116.
Die Zerstäubungseinheit 198 dient insbesondere dem Zerstäuben von Brennstoff unter Nutzung von Zerstäubungsluft.
Die Zerstäubungsluft wird insbesondere mittels eines Zerstäubungsluftverdichters 200 bereitgestellt.
Mittels des Zerstäubungsluftverdichters 200 wird Frischluft über einen Luftfilter 144 angesaugt und komprimiert und schließlich zusammen mit dem Brennstoff in die Brennkammer 130, insbesondere die Vorbrennkammer 118, der Brennervorrichtung 116 eingesprüht.
Ein Zerstäubungsventil 202 der Zerstäubungseinheit 198 dient der Einstellung eines gewünschten Mischverhältnisses aus Brennstoff einerseits und Zerstäubungsluft andererseits.
Die Zerstäubungsluft wird vorzugsweise mit hohem Druck und geringem Volumenstrom bereitgestellt, insbesondere im Vergleich zu dem mittels der Luftzuführung 124 zugeführten Luftstrom. Auf ein Verbrennungsluftverhältnis (λ; lambda) hat die Zerstäubungsluft vorzugsweise einen vernachlässigbaren Einfluss. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Zerstäubungsluft bei der Bestimmung des Verbrennungsluftverhältnisses (λ; lambda) des Brennergasstroms berücksichtigt wird.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 100 umfasst vorzugsweise eine Steuervorrichtung 204, mittels welcher einzelne oder mehrere Komponenten der Abgasreinigungsvorrichtung 100 steuerbar und/oder regelbar sind.
Die Steuervorrichtung 204 umfasst beispielsweise eine Schnittstelleneinheit 206, eine Logeinheit 208 und/oder eine Anzeigeeinheit 210.
Die Schnittstelleneinheit 206 dient insbesondere der Kopplung der Steuervorrichtung 204 mit der Sensorvorrichtung 134 sowie mit den übrigen Komponenten der Abgasreinigungsvorrichtung 100.
Ferner können über die Schnittstelleneinheit 206 vorzugsweise eine oder mehrere Signalleitungen 212 eine Verbindung zur Verbrennungsvorrichtung herstellen.
Die Signalleitungen 212 dienen dabei vorzugsweise lediglich der Übermittlung der Information, ob die Verbrennungsvorrichtung in Betrieb ist oder nicht.
Die Logeinheit 208 ist insbesondere als ein Datenlogger 214 ausgebildet und zumeist ein Standardbauteil einer Abgasreinigungsvorrichtung 100.
Mittels der Logeinheit 208 der Steuervorrichtung 204 sind insbesondere der Drucksensor 138 und ein oder mehrere Temperatursensoren 136 überwachbar. Insbesondere sind mittels dieser Sensoren ermittelte Werte mittels der Logeinheit 208 protokollierbar.
Die Anzeigeeinheit 210 der Steuervorrichtung 204 dient insbesondere der Darstellung eines momentanen Betriebszustands der Abgasreinigungsvorrichtung 100 und/oder eines Beladungsgrads der Filtervorrichtung 102 für einen Benutzer. Ferner kann die Anzeigeeinheit 210 zur manuellen Steuerung der Abgasreinigungsvorrichtung 100 vorgesehen sein.
Die vorstehend beschriebene Abgasreinigungsvorrichtung 100 funktioniert wie folgt:
Nach einer gewissen Betriebsdauer der Verbrennungsvorrichtung und/oder bei einem gewissen Beladungsgrad der Filtervorrichtung 102 ergibt sich beispielsweise aufgrund einer von dem Drucksensor 138 erfassten Grenzwertüberschreitung ein Regenerationsbedarf der Filtervorrichtung 102.
Die Regenerationsvorrichtung 114 wird dann mittels der Steuervorrichtung 204 in einen Startmodus versetzt.
In diesem Startmodus wird die Brennervorrichtung 116 gestartet, insbesondere indem über die Brennstoffzuführung 122 Brennstoff und über die Luftzuführung 124 Luft zugeführt und gemischt wird. Dieses Gemisch wird anschließend mittels der Zündvorrichtung 126 gezündet.
Die im Startmodus gewählten Massenströme und/oder Volumenströme sind insbesondere über die Steuervorrichtung 204 vorgegeben und/oder abhängig von einem mittels des Drucksensors 138 erfassten Druck stromaufwärts der Filtervorrichtung 102 und/oder in der Brennkammer 130.
Durch die Vorgabe der Massenströme und/oder Volumenströme kann insbesondere eine zuverlässige Flammenzündung gewährleistet werden.
Nach der Zündung der Flamme und/oder der Durchführung des Startmodus wird die Regenerationsvorrichtung 114 in einen Regenerationsmodus versetzt.
In diesem Regenerationsmodus werden die Brennstoffzuführung 122 und die Luftzuführung 124 mittels der Steuervorrichtung 204 derart angesteuert, dass die Massenströme und/oder Volumenströme variiert werden.
Die Variation ist dabei insbesondere abhängig von einer mittels eines Temperatursensors 136 ermittelten Temperatur des der Filtervorrichtung 102 zugeführten Gasstroms und/oder der Filtervorrichtung 102 selbst.
Die Steuerung und/oder Regelung der Brennstoffzuführung 122 und/oder der Luftzuführung 124 erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass die mittels des Temperatursensors 136 zu ermittelnde Temperatur beispielsweise bei ungefähr 530 °C liegt.
Da in der Brennkammer 130 nicht nur der Brennergasstrom, sondern auch der zu reinigende Abgasstrom zugeführt wird, ergibt sich mit üblicherweise stark schwankenden Abgasvolumenströmen und/oder Abgastemperaturen eine sich kontinuierlich verändernde Temperatur des der Filtervorrichtung 102 zugeführten Gasstroms. Durch die Steuerung der Brennstoffzuführung 122 und/oder Luftzuführung 124 mittels der Steuervorrichtung 204, insbesondere abhängig von den Messwerten des Temperatursensors 136, kann ein Gesamtwärmeeintrag in die Filtervorrichtung 102 vorzugsweise vergleichmäßigt werden, um letztlich die Filtervorrichtung 102 zuverlässig auf eine vorgegebene Temperatur zu erhitzen, dabei jedoch nicht zu überhitzen.
Ein Mischungsverhältnis des mittels der Brennstoffzuführung 122 zugeführten Brennstoffs und der mittels der Luftzuführung 124 zugeführten Luft wird vorzugsweise so gewählt, dass ein Verbrennungsluftverhältnis (λ; lambda) beispielsweise ungefähr 1,0 beträgt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Brennergasstrom beispielsweise zunächst unterstöchiometrisch ist. Zur vollständigen Verbrennung des Brennstoffs in der Brennkammer 130 wird dann vorzugsweise ein Restsauerstoffgehalt in dem zu reinigenden Abgasstrom genutzt.
Für einen zuverlässigen Betrieb der Brennervorrichtung 116 ist eine gleichmäßige Brennstoffzuführung wünschenswert.
Die Brennstoffzuführung 122 umfasst hierzu die Brennstoffpumpenvorrichtung 150, welche einerseits mittels der Pumpeneinheit 156 eine gleichmäßige Fördermenge, andererseits mittels des Druckhalteventils 160 einen gleichmäßigen Brennstoffdruck und zudem mittels des Gasabscheiders 162 einen möglichst geringen Gasanteil im Brennstoff gewährleistet.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 100 ermöglicht letztlich insbesondere eine zuverlässige Abgasreinigung unabhängig davon, mit welchem Lastzustand die das abgasproduzierende Verbrennungsvorrichtung betrieben wird.
Durch die Verwendung der beschriebenen Brennstoffpumpenvorrichtung 150 kann zudem vorzugsweise ein effizienter und zuverlässiger Betrieb der Brennervorrichtung 116 und somit der Regenerationsvorrichtung 114 ermöglicht werden.

Claims

Abgasreinigungsvorrichtung (100) zur Reinigung eines Abgasstroms einer Verbrennungsvorrichtung, umfassend eine Filtervorrichtung (102) zum Abscheiden von Verunreinigungen aus dem Abgasstrom und eine Regenerationsvorrichtung (114) zur Regeneration der Filtervorrichtung (102), wobei die Regenerationsvorrichtung (114) eine Brennervorrichtung (116) zum Erhitzen der Filtervorrichtung (102) umfasst, wobei der Brennervorrichtung (116) mittels einer Brennstoffzuführung (122) Brennstoff zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationsvorrichtung (114) eine Luftzuführung (124) zur Zuführung von Luft zu der Brennervorrichtung (116) umfasst, wobei die Regenerationsvorrichtung (114) eine Sensorvorrichtung (134) zur Ermittlung eines Beladungsgrads der Filtervorrichtung (102) und/oder zur Ermittlung eines Drucks stromaufwärts der Filtervorrichtung (102) umfasst, wobei die Regenerationsvorrichtung (114) eine Steuervorrichtung (204) umfasst, mittels welcher die Luftzuführung (124) und/oder die Brennstoffzuführung (122) abhängig von Messergebnissen der Sensorvorrichtung (134) steuerbar und/oder regelbar sind.
Abgasreinigungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzuführung (124) einen Verdichter (140) zum Ansaugen von Frischluft und zum Zuführen derselben zu der Brennervorrichtung (116) umfasst.
Abgasreinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (116) eine Zerstäubungseinheit (198) umfasst, mittels welcher Brennstoff unter Verwendung von Zerstäubungsluft in eine Brennkammer (130) der Brennervorrichtung (116) einsprühbar ist.
Abgasreinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzuführung (124), die Sensorvorrichtung (134) und/oder die Steuervorrichtung (204) von der Verbrennungsvorrichtung unabhängige Vorrichtungen und/oder funktionell von der Verbrennungsvorrichtung entkoppelte Vorrichtungen sind.
Abgasreinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (134) einen Drucksensor (138) umfasst, mittels welchem ein Druck stromaufwärts der Filtervorrichtung (102) messbar ist.
Abgasreinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (134) einen Temperatursensor (136) umfasst, mittels welchem eine Temperatur eines Gasstroms stromaufwärts der Filtervorrichtung (102) und/oder eine Temperatur der Filtervorrichtung (102) messbar ist.
Abgasreinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationsvorrichtung (114) abhängig von einem Beladungsgrad der Filtervorrichtung (102) und/oder nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraums und/oder einer vorgegebenen Betriebsdauer der Verbrennungsvorrichtung in einen Startmodus versetzbar ist, in welchem der Brennervorrichtung (116) Brennstoff mit einem vorgegebenen Massenstrom und Luft mit einem vorgegebenen Volumenstrom zugeführt wird und in welchem in einer Brennkammer (130) der Brennervorrichtung (116) der Brennstoff mit der Luft vermischt und gezündet wird.
Abgasreinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationsvorrichtung (114) insbesondere im Anschluss an einen Startmodus in einen Regenerationsmodus versetzbar ist, in welchem ein Massenstrom des der Brennervorrichtung (116) zugeführten Brennstoffs und/oder ein Volumenstrom des der Brennervorrichtung (116) zugeführten Luftstroms variiert werden, insbesondere abhängig von a) einem Druck stromaufwärts der Filtervorrichtung (102); und/oder b) einer Umgebungstemperatur; und/oder c) einer Versorgungsspannung eines Verdichters (140) der Luftzuführung (124); und/oder d) einer Temperatur eines Gasstroms unmittelbar stromaufwärts der Filtervorrichtung (102); und/oder e) einer Temperatur der Filtervorrichtung (102); und/oder f) einem Volumenstrom des der Filtervorrichtung (102) zugeführten Abgasstroms; und/oder g) einem Lastzustand und/oder einer Drehzahl des Verbrennungsmotors.
Abgasreinigungsvorrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (204) eine Korrelationsfunktion und/oder Korrelationsdaten umfasst, welche den Massenstrom des der Brennervorrichtung (116) zugeführten Brennstoffs und/oder den Volumenstrom des der Brennervorrichtung (116) zugeführten Luftstroms vorgeben, insbesondere abhängig von a) einem Druck stromaufwärts der Filtervorrichtung (102); und/oder b) einer Umgebungstemperatur; und/oder c) einer Versorgungsspannung eines Verdichters (140) der Luftzuführung (124); und/oder d) einer Temperatur eines Gasstroms unmittelbar stromaufwärts der Filtervorrichtung (102); und/oder e) einer Temperatur der Filtervorrichtung (102); und/oder f) einem Volumenstrom des der Filtervorrichtung (102) zugeführten Abgasstroms; und/oder g) einem Lastzustand und/oder einer Drehzahl des Verbrennungsmotors.
Abgasreinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (116) eine Vorbrennkammer (118) umfasst, welche in eine Hauptbrennkammer (120) der Abgasreinigungsvorrichtung (100) mündet, und dass ein Abgaseinlass (110) der Abgasreinigungsvorrichtung (100), über welchen der Abgasreinigungsvorrichtung (100) der zu reinigende Abgasstrom zuführbar ist, ebenfalls in die Hauptbrennkammer (120) mündet.
Abgasreinigungsvorrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptbrennkammer (120) unmittelbar stromaufwärts der Filtervorrichtung (102) angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Abgasreinigungsvorrichtung (100), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: - Hindurchführen von Abgas durch eine Filtervorrichtung (102), wobei Verunreinigungen in der Filtervorrichtung (102) abgeschieden werden; - Regenerieren der Filtervorrichtung (102) mittels einer Brennervorrichtung (116), dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Sensorvorrichtung (134) ein Beladungsgrad der Filtervorrichtung (102) und/oder ein Druck stromaufwärts der Filtervorrichtung (102) ermittelt wird und dass mittels einer Luftzuführung (124) Luft zu der Brennervorrichtung (116) zugeführt wird, wobei die Luftzuführung (124) und/oder die Brennstoffzuführung (122) abhängig von Messergebnissen der Sensorvorrichtung (134) gesteuert und/oder geregelt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff und die Luft in einem Verbrennungsluftverhältnis (lambda) von mindestens ungefähr 0,4, insbesondere mindestens ungefähr 0,5, und/oder höchstens ungefähr 1,3, insbesondere höchstens ungefähr 1,2, beispielsweise ungefähr 1,0, zugeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzuführung (122) und die Luftzuführung (124) abhängig von einer Temperatur der Filtervorrichtung (102) und/oder abhängig von einer Temperatur eines der Filtervorrichtung (102) zugeführten Gasstroms gesteuert und/oder geregelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungsvorrichtung (100) unabhängig von aktuellen Betriebsparametern und/oder Lastzuständen der Verbrennungsvorrichtung betrieben wird.