DE102021107306A1 - Motor vehicle and method for operating such a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug weist eine Verbrennungsmotor (1) und ein Abgasnachbehandlungssystem (2) zur Nachbehandlung von Abgas des Verbrennungsmotors (1) sowie einen ersten Druckbehälter (3) und wenigstens einem weiteren Druckbehälter (4) auf, in denen jeweils ein Kraftstoff zum Antrieb des Verbrennungsmotors (1) unter einem im Vergleich zu Normalbedingungen erhöhten Speicherdruck gespeichert ist, wobei ein Steuersystem vorgesehen ist, welches beim Betrieb des Verbrennungsmotors (1) eine Versorgung des Verbrennungsmotors (1) und des Abgasnachbehandlungssystem (2) mit dem Kraftstoff derart steuert, dass bis zum Absinken des Speicherdrucks im ersten Druckbehälter (3) auf einen vorgebbaren ersten unteren Grenzwert der Verbrennungsmotor (1) zumindest überwiegend mit Kraftstoff aus dem ersten Druckbehälter (3) versorgt wird. Nach Absinken des Speicherdrucks im ersten Druckbehälter (3) auf oder unter den ersten unteren Grenzwert wird der Verbrennungsmotor (1) mit Kraftstoff aus dem weiteren Druckbehälter (4) versorgt und das Abgasnachbehandlungssystem (2) wird wenigstens zeitweise mit Kraftstoff aus dem ersten Druckbehälter (3) versorgt, sofern der Speicherdruck im ersten Druckbehälter (3) über einem vorgebbaren zweiten unteren Grenzwert liegt, wobei der zweite untere Grenzwert kleiner als der erste untere Grenzwert ist.The invention relates to a motor vehicle and a method for operating the motor vehicle. The motor vehicle has an internal combustion engine (1) and an exhaust gas aftertreatment system (2) for the aftertreatment of exhaust gas from the internal combustion engine (1) as well as a first pressure vessel (3) and at least one further pressure vessel (4), in each of which a fuel is used to drive the internal combustion engine ( 1) is stored under an increased storage pressure compared to normal conditions, a control system being provided which, when the internal combustion engine (1) is operating, controls a supply of the internal combustion engine (1) and the exhaust gas aftertreatment system (2) with the fuel in such a way that until it drops the storage pressure in the first pressure vessel (3) is at least predominantly supplied with fuel from the first pressure vessel (3) to a predeterminable first lower limit value of the internal combustion engine (1). After the storage pressure in the first pressure vessel (3) has dropped to or below the first lower limit value, the internal combustion engine (1) is supplied with fuel from the further pressure vessel (4) and the exhaust gas aftertreatment system (2) is at least temporarily supplied with fuel from the first pressure vessel (3 ) if the storage pressure in the first pressure vessel (3) is above a predeterminable second lower limit value, the second lower limit value being smaller than the first lower limit value.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Abgasnachbehandlungssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 6.The invention relates to a motor vehicle with an internal combustion engine and an exhaust gas aftertreatment system with the features of the preamble of
Die
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs anzugeben, mit welchen eine verbesserte Ausnutzung von in Druckbehältern unter erhöhtem Druck gespeichertem Kraftstoff zum Antrieb des Kraftfahrzeugverbrennungsmotors erzielbar ist.In contrast, the object of the invention is to provide a motor vehicle and a method for operating a motor vehicle with which an improved utilization of fuel stored in pressure vessels under increased pressure for driving the motor vehicle internal combustion engine can be achieved.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.This object is achieved by a motor vehicle with the features of
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist ein Abgasnachbehandlungssystem zur Nachbehandlung von Abgas des Verbrennungsmotors sowie einen ersten Druckbehälter und wenigstens einen weiteren Druckbehälter auf, in denen jeweils ein Kraftstoff zum Antrieb des Verbrennungsmotors unter einem im Vergleich zu Normalbedingungen erhöhten Speicherdruck gespeichert ist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug zeichnet sich insbesondere durch ein Steuersystem aus, welches beim Betrieb des Verbrennungsmotors eine Versorgung des Verbrennungsmotors und des Abgasnachbehandlungssystem mit dem Kraftstoff derart steuert, dass bis zum Absinken des Speicherdrucks im ersten Druckbehälter auf einen vorgebbaren ersten unteren Grenzwert der Verbrennungsmotor zumindest überwiegend mit Kraftstoff aus dem ersten Druckbehälter versorgt wird. Nach Absinken des Speicherdrucks im ersten Druckbehälter auf oder unter den ersten unteren Grenzwert wird der Verbrennungsmotor mit Kraftstoff aus dem weiteren Druckbehälter versorgt und das Abgasnachbehandlungssystem wird wenigstens zeitweise mit Kraftstoff aus dem ersten Druckbehälter versorgt, sofern der Speicherdruck im ersten Druckbehälter über einem vorgebbaren zweiten unteren Grenzwert liegt, wobei der zweite untere Grenzwert kleiner als der erste untere Grenzwert ist.The motor vehicle according to the invention has an exhaust gas aftertreatment system for aftertreatment of exhaust gas from the internal combustion engine as well as a first pressure vessel and at least one further pressure vessel, in each of which a fuel for driving the internal combustion engine is stored under an increased storage pressure compared to normal conditions. The motor vehicle according to the invention is characterized in particular by a control system which, when the internal combustion engine is operating, controls the supply of the internal combustion engine and the exhaust gas aftertreatment system with fuel in such a way that the internal combustion engine is at least predominantly fuel until the storage pressure in the first pressure vessel drops to a predeterminable first lower limit value is supplied from the first pressure vessel. After the storage pressure in the first pressure vessel has fallen to or below the first lower limit value, the internal combustion engine is supplied with fuel from the further pressure vessel and the exhaust gas aftertreatment system is at least temporarily supplied with fuel from the first pressure vessel if the storage pressure in the first pressure vessel is above a predeterminable second lower limit value is, wherein the second lower limit value is smaller than the first lower limit value.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass bei dem Kraftfahrzeug bis zum Absinken des Speicherdrucks im ersten Druckbehälter auf einen vorgebbaren ersten unteren Grenzwert der Verbrennungsmotor zumindest überwiegend mit Kraftstoff aus dem ersten Druckbehälter versorgt wird, und nach Absinken des Speicherdrucks im ersten Druckbehälter auf oder unter den ersten unteren Grenzwert der Verbrennungsmotor mit Kraftstoff aus dem weiteren Druckbehälter versorgt wird und das Abgasnachbehandlungssystem wenigstens zeitweise mit Kraftstoff aus dem ersten Druckbehälter versorgt wird, sofern der Speicherdruck im ersten Druckbehälter über einem vorgebbaren zweiten unteren Grenzwert liegt, wobei der zweite untere Grenzwert kleiner als der erste untere Grenzwert ist.The method according to the invention is characterized in that, in the motor vehicle, the internal combustion engine is at least predominantly supplied with fuel from the first pressure vessel until the storage pressure in the first pressure vessel drops to a predeterminable first lower limit value, and after the storage pressure in the first pressure vessel falls to or below the first lower limit value of the internal combustion engine is supplied with fuel from the further pressure vessel and the exhaust gas aftertreatment system is at least temporarily supplied with fuel from the first pressure vessel, provided that the storage pressure in the first pressure vessel is above a predeterminable second lower limit value, the second lower limit value being less than the first lower limit is.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass zur Versorgung des Verbrennungsmotors mit Kraftstoff aus einem der Druckbehälter ein bestimmter erhöhter Versorgungsdruck erforderlich ist, der nicht unterschritten werden kann, soll ein ordnungsgemäßer Betrieb des Verbrennungsmotors gewährleistet bleiben. Sinkt, ausgehend von einer anfänglichen Vollbefüllung des Druckbehälters mit einem vorgegebenen erhöhten Nennfülldruck der Speicherdruck des Kraftstoffs im ersten Druckbehälter, aus welchem der Verbrennungsmotor zunächst versorgt wird, auf oder unter diesen bestimmten erhöhten Versorgungsdruck, so kann der Verbrennungsmotor daher bei Verzicht auf Druckerhöhungsmittel wie beispielsweise Kompressoren, zu seinem Betrieb nicht mehr aus dem ersten Druckbehälter mit Kraftstoff versorgt werden. Gemäß der Erfindung kann der Verbrennungsmotor jedoch trotzdem weiter betrieben werden, da in diesem Fall mittels des entsprechend ausgebildeten Steuersystems seine Versorgung mit Kraftstoff auf den weiteren, noch zumindest annähernd voll befüllten Druckbehälter umgeschaltet wird. Die Umschaltung erfolgt, wenn der Speicherdruck im ersten Speicherbehälter auf einen vorgegebenen oder vorgebbaren ersten unteren Grenzwert abgesunken ist, wobei dieser Grenzwert vorzugsweise von der Bauart des Verbrennungsmotors bzw. dessen Betriebsanforderungen abhängt und größer als 1 bar ist.The invention is based on the knowledge that in order to supply the internal combustion engine with fuel from one of the pressure vessels, a certain increased supply pressure is required which cannot be fallen below if proper operation of the internal combustion engine is to be guaranteed. If, starting from an initial full filling of the pressure vessel with a predetermined, increased nominal filling pressure, the storage pressure of the fuel in the first pressure vessel, from which the internal combustion engine is initially supplied, falls to or below this specific increased supply pressure, the internal combustion engine can therefore without pressure increasing means such as compressors , no longer be supplied with fuel from the first pressure vessel for its operation. According to the invention, however, the internal combustion engine can still be operated, since in this case, by means of the correspondingly designed control system, its supply of fuel is switched to the further, at least approximately fully filled pressure vessel. The switchover takes place when the storage pressure in the first storage tank has dropped to a predefined or predefinable first lower limit value, this limit value preferably depending on the design of the internal combustion engine or its operating requirements and being greater than 1 bar.
Nach Umschaltung der Versorgung des Verbrennungsmotors auf den weiteren Druckbehälter befindet sich, entsprechend dem ersten unteren Grenzwert für den Speicherdruck, eine bestimmte Restmenge an Kraftstoff im ersten Druckbehälter, die nicht mehr zur Verbrennung im Verbrennungsmotor genutzt werden kann. Vorteilhafterweise kann entsprechend dem Erfindungsgedanken diese Kraftstoffrestmenge im ersten Druckbehälter dennoch sinnvoll im Kraftfahrzeug zumindest großteils genutzt werden, indem das Abgasnachbehandlungssystem je nach Bedarf zumindest zeitweise mit Kraftstoff aus dem bereits mehr oder weniger stark entleerten ersten Druckbehälter versorgt wird. Vorzugsweise wird das Abgasnachbehandlungssystem bereits bedarfsweise mit Kraftstoff aus dem ersten Druckbehälter versorgt, wenn dessen Speicherdruck noch höher oder gleich dem ersten unteren Grenzwert ist. Der Kraftstoff wird bevorzugt einem im Abgasnachbehandlungssystem angeordneten katalytischen Bauteil zugeführt, wo er aufgrund seiner reduzierenden Wirkung zur Unterstützung der Abgasreinigung dient. Dabei wird ausgenutzt, dass zur Einbringung des Kraftstoffs in das Abgasnachbehandlungssystem typischerweise ein deutlich niedriger Druck erforderlich ist als zur Versorgung des Verbrennungsmotors. Folglich kann dem ersten Tank weiterhin Kraftstoff entnommen werden und die Ausnutzung seiner Speicherkapazität ist verbessert. Die wenigstens zeitweise Kraftstoffversorgung des Abgasnachbehandlungssystem aus dem teilentleerten ersten Druckbehälter bleibt beim Betrieb des Verbrennungsmotors vorteilhafterweise solange bestehen, bis dort der Speicherdruck auf bzw. geringfügig unter den vorgegebenen oder vorgebbaren zweiten unteren Grenzwert abgesunken ist. Der zweite untere Grenzwert hängt dabei im wesentlich von durch das Abgasnachbehandlungssystem bestimmten Erfordernissen ab. Typischerweise ist der zweite untere Grenzwert deutlich niedriger als der erste untere Grenzwert.After switching the supply of the internal combustion engine to the further pressure vessel, there is a certain residual amount of fuel in the first pressure vessel, corresponding to the first lower limit value for the storage pressure, which can no longer be used for combustion in the internal combustion engine. Advantageously, in accordance with the concept of the invention, this residual amount of fuel in the first pressure vessel can nevertheless be used in a useful manner in the motor vehicle, at least for the most part, by using the exhaust gas aftertreatment system at least temporarily as required Fuel is supplied from the already more or less emptied first pressure vessel. Preferably, the exhaust gas aftertreatment system is already supplied with fuel from the first pressure vessel as required when its storage pressure is even higher than or equal to the first lower limit value. The fuel is preferably fed to a catalytic component arranged in the exhaust gas aftertreatment system, where it serves to support the exhaust gas purification due to its reducing effect. This makes use of the fact that a significantly lower pressure is typically required to introduce the fuel into the exhaust gas aftertreatment system than to supply the internal combustion engine. As a result, fuel can still be taken from the first tank and the utilization of its storage capacity is improved. The at least intermittent fuel supply to the exhaust gas aftertreatment system from the partially emptied first pressure vessel is advantageously maintained during operation of the internal combustion engine until the storage pressure there has fallen to or slightly below the predetermined or predeterminable second lower limit value. The second lower limit value depends essentially on requirements determined by the exhaust gas aftertreatment system. Typically, the second lower limit value is significantly lower than the first lower limit value.
Hat der Speicherdruck im ersten Druckbehälter den zweiten unteren Grenzwert erreicht, so schaltet das Steuersystem die wenigstens zeitweise Versorgung des Abgasnachbehandlungssystems mit Kraftstoff auf den weiteren Druckbehälter um. Es versteht sich, dass das geschilderte Erfindungsprinzip nicht auf den Einsatz von genau zwei Druckbehältern beschränkt ist, sondern sinngemäß auf drei, vier oder mehr Druckbehälter erweitert werden kann.If the storage pressure in the first pressure vessel has reached the second lower limit value, the control system switches the at least temporarily supplying the exhaust gas aftertreatment system with fuel to the further pressure vessel. It goes without saying that the described principle of the invention is not limited to the use of exactly two pressure vessels, but can be extended accordingly to three, four or more pressure vessels.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ist der Kraftstoff Wasserstoff. Dieser kann in gasförmiger Form unter hohem Speicherdruck in den Druckbehältern gespeichert sein. Typischerweise liegt der Speichernenndruck im Bereich zwischen 300 bar und 700 bar. Der Wasserstoff kann jedoch auch in überwiegend flüssiger Form tiefkalt in einem Kryotank als Druckbehälter gespeichert sein. Typischerweise liegt er dort bei einer Temperatur von weniger als 33 K und einem Druck von bis etwa 10 bar vor.In an embodiment of the motor vehicle according to the invention, the fuel is hydrogen. This can be stored in gaseous form under high storage pressure in the pressure vessels. The nominal pressure of the accumulator is typically in the range between 300 bar and 700 bar. However, the hydrogen can also be stored in a cryogenic tank as a pressure vessel in predominantly liquid form. It is typically present there at a temperature of less than 33 K and a pressure of up to about 10 bar.
Bei dem Kraftstoff kann es sich jedoch in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch um einen unter Normalbedingungen gasförmigen Kohlenwasserstoff oder um Ammoniak handeln. Als Kohlenwasserstoff kann gasförmiges Erdgas, (als compressed natural Gas = CNG) oder Flüssigerdgas (als liquefied natural gas = LNG) oder ein sogenanntes Autogas (liquefied Petroleum Gas = LPG) oder auch Biogas eingesetzt werden. Je nach Kohlenwasserstoff liegen die Speicherdrücke typischerweise zwischen etwa 5 bar und 200 bar oder mehr, die Speichertemperaturen zwischen 113 K und Umgebungstemperatur. Ammoniak wird vorzugsweise in überwiegend flüssiger Form bei erhöhtem Druck von bis zu etwa 9 bar und bei Umgebungstemperatur im Druckbehälter gespeichert.In a further embodiment of the invention, however, the fuel can also be a hydrocarbon, which is gaseous under normal conditions, or ammonia. Gaseous natural gas (as compressed natural gas = CNG) or liquefied natural gas (as liquefied natural gas = LNG) or a so-called liquefied petroleum gas (LPG) or biogas can be used as hydrocarbons. Depending on the hydrocarbon, the storage pressures are typically between about 5 bar and 200 bar or more, the storage temperatures between 113 K and the ambient temperature. Ammonia is preferably stored in predominantly liquid form at an increased pressure of up to about 9 bar and at ambient temperature in the pressure vessel.
Entsprechend des eingesetzten, unter Umgebungsbedingungen gasförmigen Kraftstoffs, ist der Verbrennungsmotor als sogenannter Gasmotor, vorzugsweise als Wasserstoffmotor ausgeführt. Bevorzugt ist generell eine Ausführung als mehrzylindriger Hubkolbenmotor, wobei in Bezug auf das Kraftstoff-Luftgemisch eine äußere Gemischbildung vorgesehen sein kann. Bei dieser wird ein zündfähiges Kraftstoff-Luftgemisch außerhalb eines jeweiligen Brennraums des Verbrennungsmotors gebildet und dieses dem Brennraum zugeführt. Eine vorteilhafte Ausführungsform ist jedoch in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Ausführung mit innerer Gemischbildung. Hierbei wird einem jeweiligen Brennraum des Verbrennungsmotors der Kraftstoff direkt zugeführt, d.h. mit einem entsprechenden Versorgungsdruck eingeblasen.Depending on the fuel used, which is gaseous under ambient conditions, the internal combustion engine is designed as a so-called gas engine, preferably as a hydrogen engine. An embodiment as a multi-cylinder reciprocating piston engine is generally preferred, it being possible for an external mixture formation to be provided with regard to the fuel-air mixture. In this case, an ignitable fuel-air mixture is formed outside a respective combustion chamber of the internal combustion engine and this is fed to the combustion chamber. However, in a further embodiment of the invention, an advantageous embodiment is an embodiment with internal mixture formation. In this case, the fuel is fed directly to a respective combustion chamber of the internal combustion engine, i.e. injected with a corresponding supply pressure.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Abgasnachbehandlungssystem einen Stickoxidreduktionskatalysator auf und der Kraftstoff ist stromaufwärts des Stickoxidreduktionskatalysators dem Abgasnachbehandlungssystem zuführbar. Bei dem Stickoxidreduktionskatalysator kann es sich um einen Mager-NOx-Katalysator, einen SCR-Katalysator oder um einen Stickoxidspeicherkatalysator handeln. Vorzugsweise wird der Katalysatortyp abhängig von der Art des eingesetzten Kraftstoffs gewählt. Bei Wasserstoff als Kraftstoff ist der Einsatz eines Mager-NOx-Katalysators oder eines Stickoxidspeicherkatalysators bevorzugt. Bei Verwendung von Ammoniak als Kraftstoff ist der Einsatz eines klassischen SCR-Katalysators vorteilhaft. Ins Abgas eingebrachter Kraftstoff wird mit dem Abgasstrom ins Katalysatorinnere transportiert und reduziert an dessen katalytisch wirksamer Oberfläche im Abgas enthaltene oder im Katalysatormaterial gespeicherte Stickoxide (NOx) zu unschädlichem Stickstoff. Daneben kommt auch der Einsatz einer NOx-Falle in Betracht, bei welcher durch zugeführten Kraftstoff gespeicherte Stickoxide überwiegend freigesetzt werden.In a further embodiment of the invention, the exhaust gas aftertreatment system has a nitrogen oxide reduction catalytic converter and the fuel can be fed to the exhaust gas aftertreatment system upstream of the nitrogen oxide reduction catalytic converter. The nitrogen oxide reduction catalytic converter can be a lean NOx catalytic converter, an SCR catalytic converter or a nitrogen oxide storage catalytic converter. The type of catalyst is preferably selected depending on the type of fuel used. In the case of hydrogen as the fuel, the use of a lean NOx catalyst or a nitrogen oxide storage catalyst is preferred. When using ammonia as fuel, the use of a classic SCR catalytic converter is advantageous. Fuel introduced into the exhaust gas is transported with the exhaust gas flow into the interior of the catalytic converter and reduces nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas or stored in the catalytic converter material to harmless nitrogen on its catalytically active surface. In addition, the use of a NOx trap comes into consideration, in which nitrogen oxides stored by the fuel supplied are mainly released.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach Absinken des Speicherdrucks im ersten Druckbehälter unter den zweiten unteren Grenzwert das Abgasnachbehandlungssystem wenigstens zeitweise mit Kraftstoff aus dem weiteren Druckbehälter versorgt. Wie bereits erwähnt, richtet sich der zweite untere Grenzwert an die Erfordernisse betreffend die Zugabe bzw. Eindüsung des Kraftstoffs ins Abgasnachbehandlungssystem. Für diesen Anwendungsfall sind jedoch lediglich vergleichsweise niedrige Drücke von typischerweise weniger als 2 bar bis 5 bar erforderlich. Demgegenüber sind erforderliche Versorgungsdrücke zur Versorgung des Verbrennungsmotors mit Kraftstoff mit beispielsweise 10 bar bis zu 50 bar deutlich höher. Dementsprechend höher sind auch der erste untere Grenzwert und die im Druckbehälter verbleibende Rest-Kraftstoffmenge bei Erreichen des ersten unteren Grenzwerts. Durch Versorgung des Abgasnachbehandlungssystems mit dieser Restmenge entspringendem Kraftstoff bis maximal zum Absinken des Speicherdrucks auf den zweiten unteren Grenzwert kann die letztlich zumindest im ersten Druckbehälter verbleibende Restmenge signifikant vermindert werden. Daraus resultiert eine deutlich verbesserte Ausnutzung von in den Druckbehältern insgesamt gespeichertem Kraftstoff.In an embodiment of the method according to the invention, after the storage pressure in the first pressure vessel has dropped below the second lower limit value, the exhaust gas aftertreatment system is at least temporarily supplied with fuel from the further pressure vessel. As already mentioned, the second lower limit value is based on the requirements relating to the addition or injection of fuel into the exhaust gas aftertreatment system. For this However, only comparatively low pressures of typically less than 2 bar to 5 bar are required. In contrast, the supply pressures required to supply the internal combustion engine with fuel are significantly higher, for example 10 bar up to 50 bar. The first lower limit value and the remaining fuel quantity remaining in the pressure vessel when the first lower limit value is reached are correspondingly higher. By supplying the exhaust gas aftertreatment system with this residual amount of emerging fuel up to a maximum of the accumulator pressure dropping to the second lower limit value, the residual amount ultimately remaining at least in the first pressure vessel can be significantly reduced. This results in a significantly improved utilization of the fuel stored overall in the pressure vessels.
Ist außer dem ersten und dem weiteren Druckbehälter ein dritter Druckbehälter vorhanden, so kann nach Umschalten der Kraftstoffversorgung des Verbrennungsmotors vom ersten auf den weiteren Druckbehälter nochmals - auf den dritten Druckbehälter - umgeschaltet werden, wenn im weiteren Druckbehälter der erste untere Grenzwert erreicht ist. Entsprechend kann das Abgasnachbehandlungssystem solange aus dem ersten oder dem weiteren Druckbehälter mit Kraftstoff versorgt werden, bis in dem weiteren Druckbehälter der zweite untere Grenzwert für den Speicherdruck erreicht wird. Danach steht dann zur Unterstützung der Abgasreinigung der dritte Druckbehälter als Kraftstoffquelle zur Verfügung.If there is a third pressure vessel in addition to the first and the further pressure vessel, after switching the fuel supply of the internal combustion engine from the first to the further pressure vessel, it is possible to switch over again - to the third pressure vessel - when the first lower limit value is reached in the further pressure vessel. Correspondingly, the exhaust gas aftertreatment system can be supplied with fuel from the first or the further pressure vessel until the second lower limit value for the accumulator pressure is reached in the further pressure vessel. The third pressure vessel is then available as a fuel source to support the exhaust gas cleaning.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird der Kraftstoff einem im Abgasnachbehandlungssystem angeordneten oxidationskatalytisch wirksamen Bauteil zugeführt und in diesem unter Wärmefreisetzung wenigstens teilweise oxidiert. Auf diese Weise ist eine Aufheizung des Abgasstroms bzw. des oxidationskatalytisch wirksamen Bauteils ermöglicht. Gleiches gilt auch für stromabliegende, im Abgasnachbehandlungssystem angeordnete Bauteile. Mit dem Wärmeeintrag ins Abgas können entsprechende Bauteile rascher auf Betriebstemperatur gebracht werden bzw. auf Betriebstemperatur gehalten werden. Demgemäß ist eine Verkürzung der Warmlaufzeit und eine Ausdehnung des Betriebsbereichs des Abgasnachbehandlungssystems ermöglicht. Die Kraftstoffverbrennung im Verbrennungsmotor wird dabei vorzugsweise so eingestellt, dass ein sauerstoffhaltiges Abgas ausgestoßen wird.In a further embodiment of the method, the fuel is fed to a component with an oxidation-catalytic effect arranged in the exhaust gas aftertreatment system and is at least partially oxidized in this component, releasing heat. In this way, heating of the exhaust gas flow or of the component which has an oxidation-catalytic effect is made possible. The same also applies to downstream components arranged in the exhaust gas aftertreatment system. With the introduction of heat into the exhaust gas, the corresponding components can be brought to operating temperature or kept at operating temperature more quickly. Accordingly, it is possible to shorten the warm-up time and expand the operating range of the exhaust gas aftertreatment system. The fuel combustion in the internal combustion engine is preferably set so that an oxygen-containing exhaust gas is emitted.
Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens der Kraftstoff dem Abgasnachbehandlungssystem zugeführt wird, wenn eine Temperatur im Abgasnachbehandlungssystem unter einem vorgebbaren unteren Temperaturgrenzwert liegt. Vorzugsweise erfolgt hierbei eine Überwachung einer weiteren Temperatur im Abgasnachbehandlungssystem und der Kraftstoff wird nur dann dem Abgasnachbehandlungssystem zugeführt, wenn die weitere Temperatur einen oberen Temperaturgrenzwert überschreitet. Mit der geeigneten Wahl des oberen Temperaturgrenzwerts kann sichergestellt werden, dass dem Abgasnachbehandlungssystem zugeführter Kraftstoff auch tatsächlich in einem entsprechenden oxidationskatalytisch wirksamen Bauteil unter Wärmefreisetzung oxidiert werden kann.In this context, it is particularly advantageous if, in a further embodiment of the method, the fuel is fed to the exhaust gas aftertreatment system when a temperature in the exhaust gas aftertreatment system is below a predeterminable lower temperature limit value. A further temperature in the exhaust gas aftertreatment system is preferably monitored and the fuel is only fed to the exhaust gas aftertreatment system if the further temperature exceeds an upper temperature limit value. With the appropriate selection of the upper temperature limit value, it can be ensured that fuel supplied to the exhaust gas aftertreatment system can actually be oxidized in a corresponding component with an oxidation-catalytic effect, releasing heat.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nichteinschränkender Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Darin zeigen:
-
1 eine schematische Systemskizze von Verbrennungsmotor, Abgasnachbehandlungssystem und Druckbehältern des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform, und -
2 eine schematische Systemskizze von Verbrennungsmotor, Abgasnachbehandlungssystem und Druckbehältern des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform.
-
1 a schematic system sketch of the internal combustion engine, exhaust gas aftertreatment system and pressure vessels of the motor vehicle according to the invention according to a first advantageous embodiment, and -
2 a schematic system sketch of the internal combustion engine, exhaust gas aftertreatment system and pressure vessels of the motor vehicle according to the invention according to a second advantageous embodiment.
Das in
Vom Verbrennungsmotor
Eine Zufuhr des Kraftstoffs zum Antrieb des Verbrennungsmotors
Eine Auswahl des Druckbehälters, aus welchem dem Verbrennungsmotor
Nachfolgend wird unter weiterem Bezug auf
Ausgehend von mit einem Nenndruck voll befüllten Druckbehältern
Durch einen im Abgasnachbehandlungssystem
Es ist insbesondere vorgesehen, dass bei der Abgasreinigung im Abgas enthaltenes NOx mit Hilfe des als Reduktionsmittel wirkenden zugeführten Kraftstoffs zu Stickstoff reduziert wird. Hierzu ist der Katalysator vorzugsweise als Stickoxidreduktionskatalysator ausgebildet. Dabei kann es sich um einen selektiven NOx-Reduktionskatalysator wie einen Mager-NOx-Katalysator handeln, der NOx auch bei Sauerstoffüberschuss durch eine selektive NOx-Reduktion katalysieren kann. Es kann jedoch auch ein NOx-Speicherkatalysator vorgesehen sein, welcher NOx bei mageren Bedingungen einspeichern kann. Eine Zufuhr von Kraftstoff erfolgt in diesem Fall vorzugsweise dann, wenn eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators vorgesehen ist, bei welcher eingespeichertes NOx freigesetzt und reduziert wird. Es kann auch vorgesehen sein zur Erwärmung oder zur Aufrechterhaltung einer Betriebstemperatur einer Komponente des Abgasnachbehandlungssystems
Durch Entnahme von Kraftstoff zur Verbrennung im Verbrennungsmotor
Vorzugsweise sind Größen und damit die Kraftstoffspeicherkapazitäten des ersten Druckbehälters
Es wird noch angemerkt, dass die Druckbehälter
Generell ist es jedenfalls bevorzugt, wenn bei gegebener Kraftstoff-Gesamtspeicherkapazität von erstem und weiterem Druckbehälter, das Verhältnis von Kraftstoff-Einzelspeicherkapazität des ersten Druckbehälters
In
Das in
Eine Auswahl des Druckbehälters, aus welchem dem Verbrennungsmotor
Nachfolgend wird auf eine bevorzugte Betriebsweise des in
Ausgehend von mit einem Nenndruck voll befüllten oder zumindest mit einem über dem ersten unteren Grenzwert liegenden Speicherdruck befüllten Druckbehältern
Fällt auch im weiteren Druckbehälter
Die bedarfsweise Kraftstoffversorgung des Abgasnachbehandlungssystems
Sollte beim weiteren Betrieb des Kraftfahrzeugs auch im weiteren Druckbehälter
Durch die die oben erläuterte Ausführung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und der geschilderte Betriebsweise ist eine verbesserte Ausnutzung der vorhandenen Kraftstoffspeicherkapazität und damit eine vergrößerte Reichweite des Kraftfahrzeugs ermöglicht.The above-explained design of the motor vehicle according to the invention and the described mode of operation enable improved utilization of the existing fuel storage capacity and thus an increased range of the motor vehicle.
Es wird noch angemerkt, dass auch für die in
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- VerbrennungsmotorInternal combustion engine
- 22
- AbgasnachbehandlungssystemExhaust aftertreatment system
- 33rd
- Erster DruckbehälterFirst pressure vessel
- 44th
- Weiterer DruckbehälterAnother pressure vessel
- 5, 65, 6
- Offener PfeilOpen arrow
- 77th
- Erste ZufuhrleitungFirst supply line
- 88th
- UmschaltventilChangeover valve
- 99
- Zweite ZufuhrleitungSecond supply line
- 1010
- Erste AuslassleitungFirst outlet line
- 1111
- Zweite AuslassleitungSecond outlet line
- 1212th
- SteuereinheitControl unit
- 1313th
- SteuerleitungControl line
- 14, 15, 3014, 15, 30
- DrucksensorenPressure sensors
- 16, 17, 3116, 17, 31
- SignalleitungenSignal lines
- 2020th
- Dritter DruckbehälterThird pressure vessel
- 21, 22, 2321, 22, 23
- AuslassleitungenOutlet lines
- 24, 25, 2624, 25, 26
- SchaltventileSwitching valves
- 27, 28, 2927, 28, 29
- SteuerleitungenControl lines
- 3232
- Erste SammelleitungFirst collecting line
- 3333
- Zweite SammelleitungSecond collecting line
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R163 | Identified publications notified |