DE102017213229A1 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechende Antriebseinrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebseinrichtung (1) eine Brennkraftmaschine und eine Abgasreinigungseinrichtung (2) zur Reinigung von Abgas der Brennkraftmaschine aufweist, die über einen Katalysator (3), einen in Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts des Katalysators (3) angeordneten Partikelfilter (4) sowie eine Sekundärlufteinbringvorrichtung zur Einbringung von Sekundärluft strömungstechnisch zwischen dem Katalysator (3) und dem Partikelfilter (4) verfügt, wobei zum Regenerieren des Partikelfilters (4) die Brennkraftmaschine unterstöchiometrisch betrieben wird. Dabei ist vorgesehen, dass der Partikelfilter (4) sauerstoffspeicherlos und/oder reduktionsbeschichtungslos ausgestaltet ist und bei dem Regenerieren durch Einbringen von Sekundärluft mittels der Sekundärlufteinbringvorrichtung stromaufwärts des Partikelfilters (4) eine überstöchiometrische Zusammensetzung des Abgases eingestellt wird, sodass in dem Abgas enthaltene Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenstoffoxide in dem Partikelfilter (4) oxidiert werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1) für Kraftfahrzeug.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebseinrichtung eine Brennkraftmaschine und eine Abgasreinigungseinrichtung zur Reinigung von Abgas der Brennkraftmaschine aufweist, die über einen Katalysator, einen in Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts des Katalysators angeordneten Partikelfilter sowie eine Sekundärlufteinbringvorrichtung zur Einbringung von Sekundärluft strömungstechnisch zwischen dem Katalysator und dem Partikelfilter verfügt, wobei zum Regenerieren des Partikelfilters die Brennkraftmaschine unterstöchiometrisch betrieben wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
  • Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Zur Bereitstellung des Drehmoments weist die Antriebseinrichtung zumindest ein Antriebsaggregat auf, welches hier als Brennkraftmaschine ausgestaltet ist. Neben der Brennkraftmaschine kann die Antriebseinrichtung selbstverständlich wenigstens ein weiteres Antriebsaggregat aufweisen, welches grundsätzlich beliebigen Typs sein kann. Bevorzugt ist die Antriebseinrichtung als Hybridantriebseinrichtung ausgestaltet, sodass das weitere Antriebsaggregat bevorzugt als elektrische Maschine vorliegt. Die Brennkraftmaschine ist beispielsweise eine Otto-Brennkraftmaschine. Als Kraftstoff wird insoweit ein Ottokraftstoff, nämlich vorzugsweise Benzin, verwendet.
  • Die Brennkraftmaschine erzeugt während ihres Betriebs Abgas, welches Schadstoffe enthält. Aus diesem Grund ist der Antriebseinrichtung die Abgasreinigungseinrichtung zugeordnet, die der Reinigung des Abgases der Brennkraftmaschine dient. Der Abgasreinigungseinrichtung wird insoweit das von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas, insbesondere das gesamte von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas, zugeführt. Das Abgas durchläuft die Abgasreinigungseinrichtung und wird hierbei von Schadstoffen befreit. Anschließend wird das nunmehr gereinigte Abgas vorzugsweise in eine Außenumgebung abgeführt.
  • Die Abgasreinigungseinrichtung weist den Katalysator und den Partikelfilter auf. Dar Katalysator dient zumindest zeitweise zur Umsetzung von Kohlenstoffmonoxid, Kohlenwasserstoffen und Stickoxiden. Hierzu wird in einem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine diese stöchiometrisch betrieben, sodass die genannten Schadstoffe vollständig oder zumindest nahezu vollständig oxidiert beziehungsweise reduziert werden können. Der dem Katalysator strömungstechnisch nachgeordnete Partikelfilter dient zum Ausfiltern von eventuell in dem Abgas enthaltenen Partikeln, insbesondere Rußpartikeln. Diese Partikel sammeln sich mit der Zeit in dem Partikelfilter an und setzen diesen zu.
  • Es ist daher von Zeit zu Zeit notwendig, den Partikelfilter zu regenerieren, wobei während des Regenerierens die in dem Partikelfilter vorliegenden Partikel abgebrannt, also oxidiert werden. Hierzu ist es notwendig, dass eine vergleichsweise hohe Temperatur in dem Partikelfilter vorliegt, welche während des Normalbetriebs vermieden wird. In anderen Worten wird die Brennkraftmaschine während des Normalbetriebs vorzugsweise und zumindest zeitweise derart betrieben, dass in dem Partikelfilter eine niedrigere Temperatur vorliegt als während des Regenerierens.
  • Um die Temperatur in dem Partikelfilter während des Regenerierens zu erhöhen, insbesondere auf eine zum Abbrennen der Partikel notwendige Temperatur zur erhöhen, wird die Brennkraftmaschine unterstöchiometrisch betrieben, also mit Kraftstoffüberschuss im Vergleich zu einem stöchiometrischen Betrieb der Brennkraftmaschine. Bei üblichen Partikelfiltern werden die nunmehr in dem Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe unter Verwendung einer in dem Partikelfilter vorliegenden katalytischen Beschichtung oxidiert, wodurch die Temperatur in dem Partikelfilter stark ansteigt. Die katalytische Beschichtung des Partikelfilters ist jedoch aufgrund ihres Edelmetallgehalts kostspielig. Dies gilt ebenso für einen in dem Partikelfilter vorgesehenen Sauerstoffspeicher, der zur Zwischenspeicherung von Sauerstoff dient.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift US 9,157,356 B2 bekannt, welche die Regeneration eines Partikelfilters für eine DieselBrennkraftmaschine durch unterstöchiometrisches Betreiben der Brennkraftmaschine beschreibt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine kostengünstige Ausgestaltung der Antriebseinrichtung und gleichzeitig ein zuverlässiges Regenerieren des Partikelfilters ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Partikelfilter sauerstoffspeicherlos und/oder reduktionsbeschichtungslos ausgestaltet ist und bei dem Regenerieren durch Einbringen von Sekundärluft mittels der Sekundärlufteinbringvorrichtung stromaufwärts des Partikelfilters eine überstöchiometrische Zusammensetzung des Abgases eingestellt wird, sodass in dem Abgas enthaltene Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenstoffoxide in dem Partikelfilter oxidiert werden.
  • Der Partikelfilter weist also keinen Sauerstoffspeicher und/oder keine Reduktionsvorgänge katalytisch unterstützende Beschichtung auf, sodass er beziehungsweise eine eventuell in ihm vorgesehene Beschichtung kostengünstiger ausgestaltet werden kann. Die Antriebseinrichtung muss daher derart betrieben werden, dass auch während des Regenerierens des Partikelfilters zumindest ein Teil der in dem Abgas enthaltenen Schadstoffe zuverlässig in dem Katalysator umgewandelt werden. Ein weiterer Teil soll erst anschließend in dem Partikelfilter umgewandelt werden, um dort die zum Regenerieren des Partikelfilters notwendige Temperaturerhöhung zu realisieren. Entsprechend ist es vorgesehen, dass während des Regenerierens der Katalysator verwendet wird, um Stickoxide zu reduzieren. In dem Partikelfilter sollen hingegen die Kohlenwasserstoffe und/oder die Kohlenstoffoxide oxidiert werden. Unter dem Kohlenstoffoxid wird insbesondere Kohlenstoffmonoxid verstanden. Entsprechend kann der Partikelfilter eine Oxidationsvorgänge katalytisch unterstützende Beschichtung aufweisen, wobei diese insbesondere Platin und/oder Palladium enthält.
  • Vorstehend wurde bereits erläutert, dass zum Regenerieren des Partikelfilters die Brennkraftmaschine unterstöchiometrisch betrieben wird. Gleichzeitig soll mittels der Sekundärlufteinbringvorrichtung Sekundärluft stromaufwärts des Partikelfilters derart eingebracht werden, dass dort die überstöchiometrische Zusammensetzung des Abgases vorliegt. Es ist also nicht lediglich vorgesehen, Sekundärluft in das Abgas einzubringen, bis dort eine stöchiometrische Zusammensetzung vorliegt. Vielmehr wird eine größere Luftmenge als zur Erzielung der stöchiometrischen Zusammensetzung notwendig eingebracht, sodass sich die überstöchiometrische Zusammensetzung ergibt, also Luftüberschuss in dem Abgas vorliegt.
  • Aufgrund der überstöchiometrischen Zusammensetzung des Abgases und dem damit einhergehenden Luftüberschuss werden in dem Partikelfilter die in dem Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenstoffoxide trotz der reduktionsbeschichtungslosen Ausgestaltung des Partikelfilters oxidiert, reagieren also mit Sauerstoff. Dies führt zu der erwähnten Temperaturerhöhung in dem Partikelfilter, sodass die in diesem zwischengespeicherte Partikel abgebrannt werden.
  • Unter der sauerstoffspeicherlosen Ausgestaltung des Partikelfilters wird insbesondere eine erdalkalimetallfreie Ausgestaltung des Partikelfilters, also eine Realisierung des Partikelfilters ohne oder zumindest ohne wirksame Anteile an Erdalkalimetallen verstanden. Analog hierzu wird bevorzugt unter der reduktionsbeschichtungslosen Ausgestaltung des Partikelfilters eine rhodiumfreie Ausgestaltung des Partikelfilters oder eine gänzlich edelmetallfreie Ausgestaltung des Partikelfilters oder zumindest eine Ausgestaltung des Partikelfilters ohne wirksame Bestandteile an Rhodium oder Edelmetallen verstanden. Der Partikelfilter kann jedoch eine Beschichtung aufweisen, die Oxidationsvorgänge katalytisch unterstützt und insoweit zum Beispiel Platin und/oder Palladium enthält.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Katalysator bei dem Regenerieren mittels einer katalytischen Beschichtung in dem Abgas enthaltene Stickoxide reduziert. Im Unterschied zu dem Partikelfilter weist der Katalysator also die katalytische Beschichtung auf, welche insbesondere Platin, Palladium und/oder Rhodium enthält. Diese Beschichtung dient - im Falle von Rhodium - der Reduzierung der in dem Abgas enthaltenen Stickoxide, nämlich insbesondere der zumindest theoretisch vollständigen Reduzierung der Stickoxide, und/oder - im Falle von Platin und/oder Palladium - einer Oxidierung. Im Idealfall liegen insoweit stromabwärts des Katalysators keine Stickoxide mehr in dem Abgas vor.
  • Der Katalysator kann während des Regenerierens des Partikelfilters die Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenstoffoxide aufgrund des unterstöchiometrischen Betriebs der Brennkraftmaschine, also bei Kraftstoffüberschuss beziehungsweise Luftmangel, nicht umsetzen beziehungsweise oxidieren. Aus diesem Grund treten diese in dem Abgas aus dem Katalysator wieder aus und strömen in Richtung des Partikelfilters beziehungsweise in diesen ein.
  • Zusätzlich oder alternativ kann der Katalysator mit einem Sauerstoffspeicher versehen sein beziehungsweise die katalytische Beschichtung zusätzlich sauerstoffspeichernd ausgestaltet sein. Der Sauerstoffspeicher beziehungsweise die Beschichtung enthalten bevorzugt ein Erdalkalimetall oder einen ähnlichen Bestandteil. Der Katalysator ist in diesem Fall als Speicherkatalysator beziehungsweise Stickoxidspeicherkatalysator ausgestaltet.
  • Eine besonders bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Einbringen der Sekundärluft derart erfolgt, dass stromabwärts des Partikelfilters eine stöchiometrische oder überstöchiometrische Zusammensetzung des Abgases vorliegt. Die Sekundärluft wird mittels der Sekundärlufteinbringvorrichtung stromaufwärts des Partikelfilters in das Abgas eingebracht und durchströmt den Partikelfilter gemeinsam mit dem Abgas. Die Menge der eingebrachten Sekundärluft beziehungsweise der Massenstrom der eingebrachten Sekundärluft soll nun derart gewählt werden, dass der in der Sekundärluft enthaltene Sauerstoff bei dem Oxidieren der Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenstoffoxide vollständig verbraucht wird, sodass stromabwärts des Partikelfilters die stöchiometrische Zusammensetzung des Abgases realisiert ist. Alternativ kann es selbstverständlich auch vorgesehen sein, eine größere Menge an Sekundärluft beziehungsweise einen größeren Massenstrom an Sekundärluft in das Abgas einzubringen. In diesem Fall ergibt sich stromabwärts des Partikelfilters die überstöchiometrische Zusammensetzung des Abgases.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Brennkraftmaschine derart unterstöchiometrisch betrieben wird, dass durch das Oxidieren der Kohlenwasserstoffe in dem Partikelfilter eine Regenerationstemperatur erreicht wird, bei der in dem Partikelfilter vorliegende Partikel verbrannt werden. Die Partikel liegen insbesondere in Form von Rußpartikeln vor. Durch das unterstöchiometrische Betreiben der Brennkraftmaschine gelangen unverbrannte Kohlenwasserstoffe mit dem Abgas in die Abgasreinigungseinrichtung. Aufgrund der unterstöchiometrischen Zusammensetzung des Abgases können die Kohlenwasserstoffe in dem Katalysator nicht oxidiert werden. Das Oxidieren ist erst stromabwärts des Einbringens der Sekundärluft in das Abgas möglich, nämlich insbesondere in dem Partikelfilter. Durch das Oxidieren der Kohlenwasserstoffe mittels des in der Sekundärluft enthaltenen Sauerstoffs erhöht sich die Temperatur des Partikelfilters, insbesondere bis auf seine Regenerationstemperatur. Bei einer Temperatur des Partikelfilters, welche zumindest der Regenerationstemperatur entspricht oder größer ist, verbrennen die in dem Partikelfilter vorliegenden Partikel, sodass die Regeneration des Partikelfilters erreicht wird.
  • Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass stromaufwärts und/oder stromabwärts des Partikelfilters eine Lambdasonde angeordnet ist, mittels der das Einbringen der Sekundärluft geregelt wird. Das Einbringen der Sekundärluft soll, wie bereits erwähnt, derart erfolgen, dass stromaufwärts des Partikelfilters die überstöchiometrische Zusammensetzung des Abgases vorliegt und stromabwärts die stöchiometrische oder überstöchiometrische Zusammensetzung. Um dies zuverlässig umzusetzen, kann die Lambdasonde vorgesehen sein, mittels welcher das Einbringen der Sekundärluft gesteuert und/oder geregelt wird. Die Lambdasonde kann stromaufwärts oder stromabwärts des Partikelfilters in dem Abgas angeordnet sein. Selbstverständlich können auch mehrere Lambdasonden vorliegen, wobei in diesem Fall vorzugsweise wenigstens eine Lambdasonde stromaufwärts und wenigstens eine Lambdasonde stromabwärts des Partikelfilters in dem Abgas angeordnet ist.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass durch das Einbringen der Sekundärluft stromaufwärts des Partikelfilters ein Lambdawert von mindestens 1,025, mindestens 1,05, mindestens 1,075 oder mindestens 1,1 eingestellt wird. Bereits ein geringes Erhöhen des Sauerstoffgehalts des Abgases über die stöchiometrische Zusammensetzung hinaus reicht aus, um die Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenstoffoxide in dem Partikelfilter zuverlässig zu oxidieren und entsprechend die Temperaturerhöhung des Partikelfilters zu bewirken. Bevorzugt wird ein Lambdawert eingestellt, welcher einem der genannten Werte mindestens entspricht. Vorzugsweise beträgt der eingestellte Lambdawert höchstens 1,1, höchstens 1,075, höchstens 1,05 oder höchstens 1,025. In jedem Fall ist er jedoch größer als 1. Beispielsweise ist der Lambdawert größer als 1 und beträgt höchstens 1,1, beträgt mindestens 1,025 und höchstens 1,075 oder entspricht 1,05.
  • Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass in einem Normalbetrieb der Antriebseinrichtung die Brennkraftmaschine stöchiometrisch betrieben wird, sodass der Katalysator als Dreiwegekatalysator arbeitet. Die Antriebseinrichtung kann zumindest in dem Normalbetrieb und zum Regenerieren des Partikelfilters betrieben werden. Der Normalbetrieb liegt beispielsweise in einer Normalbetriebsart und das Regenerieren des Partikelfilters in einer Regenerationsbetriebsart vor, zwischen welchen die Antriebseinrichtung umgeschaltet werden kann.
  • In dem Normalbetrieb der Antriebseinrichtung erfolgt also das Regenerieren des Partikelfilters nicht. Entsprechend ist es nicht notwendig, dass sie zum Aufheizen des Partikelfilters unterstöchiometrisch betrieben wird. Daher ist der stöchiometrische Betrieb der Brennkraftmaschine vorgesehen, in welchem der dem Partikelfilter strömungstechnisch vorgeschaltete Katalysator als Dreiwegekatalysator arbeitet und insoweit sowohl der Reduzierung der Stickoxide als auch der Oxidation der Kohlenwasserstoffe und der Kohlenstoffoxide dient.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Antriebseinrichtung eine Brennkraftmaschine und eine Abgasreinigungseinrichtung zur Reinigung von Abgas der Brennkraftmaschine aufweist, die über einen Katalysator, einen in Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts des Katalysators angeordneten Partikelfilter sowie eine Sekundärlufteinbringvorrichtung zur Einbringung von Sekundärluft strömungstechnisch zwischen dem Katalysator und dem Partikelfilter verfügt, wobei zum Regenerieren des Partikelfilters die Brennkraftmaschine unterstöchiometrisch betreibbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Partikelfilter sauerstoffspeicherlos und/oder reduktionsbeschichtungslos ausgestaltet ist und die Antriebseinrichtung dazu ausgebildet ist, bei dem Regenerieren durch Einbringen von Sekundärluft mittels der Sekundärlufteinbringvorrichtung stromaufwärts des Partikelfilters eine überstöchiometrische Zusammensetzung des Abgases einzustellen, sodass in dem Abgas enthaltene Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenstoffoxide in dem Partikelfilter oxidiert werden.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der sauerstoffspeicherlose Partikelfilter erdalkalimetallfrei ist. Der Partikelfilter enthält insoweit keine nennenswerten beziehungsweise keine effektiven Anteile an Erdalkalimetallen. Hierauf wurde bereits vorstehend hingewiesen.
  • Schließlich kann im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der reduktionsbeschichtungslose Partikelfilter rhodiumfrei ist. Auch hierauf wurde bereits eingegangen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
    • Figur eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Antriebseinrichtung.
  • Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Antriebseinrichtung 1, die eine hier nicht dargestellte Brennkraftmaschine sowie eine Abgasreinigungseinrichtung 2 zur Reinigung von Abgas der Brennkraftmaschine aufweist. Die Abgasreinigungseinrichtung 2 verfügt zu diesem Zweck über einen Katalysator 3 und einen Partikelfilter 4, wobei der Partikelfilter 4 in Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts des Katalysators 3 angeordnet ist, also erst nach diesem von dem Abgas der Brennkraftmaschine durchströmt wird. Zur Regelung eines Betriebs der Brennkraftmaschine weist die Antriebseinrichtung 1 wenigstens eine Lambdasonde 5, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Lambdasonden 5, auf. Eine der Lambdasonden 5 ist stromaufwärts des Katalysators 3 und eine weitere der Lambdasonden 5 in dem Katalysator 3 angeordnet.
  • Stromabwärts des Katalysators 3, jedoch stromaufwärts des Partikelfilters 4, kann mittels einer nicht näher dargestellten Sekundärlufteinbringvorrichtung an einer durch den Pfeil 6 gekennzeichneten Einbringstelle Sekundärluft in das Abgas eingebracht werden. Dieses durchströmt entsprechend gemeinsam mit dem Abgas den Partikelfilter 4. Die Abgasreinigungseinrichtung 2 verfügt weiterhin über mehrere Temperatursensoren 7, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiele über zwei Temperatursensoren 7. Einer der Temperatursensoren 7 ist hierbei stromaufwärts des Partikelfilters und der andere stromabwärts des Partikelfilters 4 angeordnet. Weiterhin ist dem Partikelfilter 4 eine Differenzdruckmesseinrichtung 8 zugeordnet, mittels welcher der Differenzdruck des Abgases beziehungsweise der Druckverluste des Abgases über den Partikelfilter 4 ermittelt werden kann.
  • Während des Betriebs der Antriebseinrichtung 1 fällt von der Brennkraftmaschine erzeugtes Abgas an, welches die Abgasreinigungseinrichtung 2 durchläuft. In einem Normalbetrieb der Antriebseinrichtung 1 werden in dem Abgas enthaltene Partikel von dem Partikelfilter 4 aufgenommen und zwischengespeichert. Das bedeutet jedoch, dass sich der Partikelfilter 4 über der Zeit mit den Partikeln zusetzt. Dies kann mithilfe der Differenzdruckmesseinrichtung 8 festgestellt werden. Überschreitet der Druckverlust über den Partikelfilter 4 einen bestimmten Grenzwert, so wird der Partikelfilter 4 regeneriert. Hierzu wird die Brennkraftmaschine unterstöchiometrisch betrieben und gleichzeitig mittels der Sekundärlufteinbringvorrichtung Sekundärluft derart strömungstechnisch zwischen dem Katalysator 3 und dem Partikelfilter 4 eingebracht, dass stromaufwärts des Partikelfilters 4 eine überstöchiometrische Zusammensetzung des Abgases vorliegt.
  • Zur Realisierung einer kostengünstigen Ausgestaltung des Partikelfilters 4 ist dieser sauerstoffspeicherlos und/oder reduktionsbeschichtungslos ausgestaltet. Aufgrund der überstöchiometrischen Zusammensetzung des Abgases können dennoch in dem Abgas enthaltene Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenstoffoxide in dem Partikelfilter 4 oxidiert werden, sodass sich dessen Temperatur erhöht, nämlich bis auf eine Regenerationstemperatur, bei welcher die in dem Partikelfilter 4 vorliegenden Partikel verbrennen.
  • Das Regenerieren erfolgt beispielsweise, bis mittels der Differenzdruckmesseinrichtung 8 ein Druckverlust über den Partikelfilter 4 festgestellt wird, welcher kleiner ist als ein bestimmter Grenzwert. Nachfolgend wird die Antriebseinrichtung 1 im Normalbetrieb betrieben, wobei die Brennkraftmaschine stöchiometrisch betrieben wird, sodass mittels des Katalysators 3 eine Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, Kohlenstoffoxiden sowie Stickoxiden erfolgt, wohingegen der Partikelfilter 4 ausschließlich zum Ausfiltern der in dem Abgas enthaltenen Partikel dient.
  • Eine derartige Ausgestaltung der Antriebseinrichtung 1, insbesondere eine Ausgestaltung des Partikelfilters 4 ohne Sauerstoffspeicher und/oder ohne Reduktionsvorgänge katalytisch unterstützende Beschichtung, ist äußerst kostengünstig umsetzbar. Dennoch kann mit der beschriebenen Vorgehensweise eine zuverlässige Regeneration des Partikelfilters 4 realisiert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 9157356 B2 [0007]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Antriebseinrichtung (1) eine Brennkraftmaschine und eine Abgasreinigungseinrichtung (2) zur Reinigung von Abgas der Brennkraftmaschine aufweist, die über einen Katalysator (3), einen in Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts des Katalysators (3) angeordneten Partikelfilter (4) sowie eine Sekundärlufteinbringvorrichtung zur Einbringung von Sekundärluft strömungstechnisch zwischen dem Katalysator (3) und dem Partikelfilter (4) verfügt, wobei zum Regenerieren des Partikelfilters (4) die Brennkraftmaschine unterstöchiometrisch betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter (4) sauerstoffspeicherlos und/oder reduktionsbeschichtungslos ausgestaltet ist und bei dem Regenerieren durch Einbringen von Sekundärluft mittels der Sekundärlufteinbringvorrichtung stromaufwärts des Partikelfilters (4) eine überstöchiometrische Zusammensetzung des Abgases eingestellt wird, sodass in dem Abgas enthaltene Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenstoffoxide in dem Partikelfilter (4) oxidiert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (3) bei dem Regenerieren mittels einer katalytischen Beschichtung in dem Abgas enthaltene Stickoxide reduziert.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Sekundärluft derart erfolgt, dass stromabwärts des Partikelfilters (4) eine stöchiometrische oder überstöchiometrische Zusammensetzung des Abgases vorliegt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine derart unterstöchiometrisch betrieben wird, dass durch das Oxidieren der Kohlenwasserstoffe in dem Partikelfilter (4) eine Regenerationstemperatur erreicht wird, bei der in dem Partikelfilter (4) vorliegende Rußpartikel verbrannt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts und/oder stromabwärts des Partikelfilters (4) eine Lambdasonde angeordnet ist, mittels der das Einbringen der Sekundärluft geregelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Einbringen der Sekundärluft stromaufwärts des Partikelfilters (4) ein Lambdawert von mindestens 1,025, mindestens 1,05, mindestens 1,075 oder mindestens 1,1 eingestellt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Normalbetrieb der Antriebseinrichtung (1) die Brennkraftmaschine stöchiometrisch betrieben wird, sodass der Katalysator (3) als Dreiwegekatalysator arbeitet.
  8. Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (1) eine Brennkraftmaschine und eine Abgasreinigungseinrichtung zur Reinigung von Abgas der Brennkraftmaschine aufweist, die über einen Katalysator (3), einen in Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts des Katalysators (3) angeordneten Partikelfilter (4) sowie eine Sekundärlufteinbringvorrichtung zur Einbringung von Sekundärluft strömungstechnisch zwischen dem Katalysator (3) und dem Partikelfilter (4) verfügt, wobei zum Regenerieren des Partikelfilters (4) die Brennkraftmaschine unterstöchiometrisch betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter (4) sauerstoffspeicherlos und/oder reduktionsbeschichtungslos ausgestaltet ist und die Antriebseinrichtung (1) dazu ausgebildet ist, bei dem Regenerieren durch Einbringen von Sekundärluft mittels der Sekundärlufteinbringvorrichtung stromaufwärts des Partikelfilters (4) eine überstöchiometrische Zusammensetzung des Abgases einzustellen, sodass in dem Abgas enthaltene Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenstoffoxide in dem Partikelfilter (4) oxidiert werden.
  9. Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der sauerstoffspeicherlose Partikelfilter (4) erdalkalimetallfrei ist.
  10. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der reduktionsbeschichtungslose Partikelfilter rhodiumfrei ist.
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CN110624414A (zh) * 2019-09-27 2019-12-31 吴琦 一种发动机台架废气处理设备

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US9157356B2 (en) 2011-05-06 2015-10-13 Daimler Ag Method for operating a motor vehicle diesel engine

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