DE10341869B4 - Regeneration eines Dieselpartikelfilters einer Dieselbrennkraftmaschine - Google Patents

Regeneration eines Dieselpartikelfilters einer Dieselbrennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Abgasbehandlungsvorrichtung einer Dieselbrennkraftmaschine (1) mit einem Vorkatalysator (3) mit Edelmetallbeschichtung und einem Dieselpartikelfilter (4) mit Edelmetallbeschichtung, wobei innermotorisch zur Regeneration des Dieselpartikelfilters eine erhöhte Kohlenwasserstoff-Emission zur Erhöhung der Abgastemperatur bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorkatalysator (3) eine Edelmetallbeschichtung von kleiner oder gleich 3 g/dm3 und bei Überdrückung einen HC-Emissionsschlupf von größer oder gleich 20% aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine mit einem Dieselpartikelfilter versehene Abgasbehandlungseinheit eines Dieselmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Zur Verbesserung der Abgasqualität und zur Vermeidung bzw. Verringerung des Partikelausstoßes von Dieselbrennkraftmaschinen werden heutzutage oftmals deren Abgasreinigungsanlagen mit einem Partikelfilter versehen, der die im Abgas befindlichen Partikel herausfiltert. Die herausgefilterten Partikel lagern sich in dem Partikelfilter ein und führen nach einer gewissen Einlagerungszeit zu einem Abgasrückstau, so daß der Partikelfilter von Zeit zu Zeit einer Regeneration unterzogen werden muß. Eine derartige Regeneration wird üblicherweise durch einen gewollt herbeigeführten Abbrand der im Filter befindlichen Rußpartikel bewirkt. Um den Abbrand der Rußpartikel durchführen zu können, muß im Partikelfilter die Zündtemperatur des Rußes erreicht werden, wozu verschiedene Maßnahmen wie z. B. eine elektrische Beheizung des Partikelfilters oder einer Lastaufschaltung möglich sind.
  • Die Druckschrift US 2003/0089104 A1 offenbart eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine mit einem Katalysator und einem dem Katalysator nachfolgenden Partikelfilter. Dabei ist ein Bypass zur Umgehung des Katalysators vorgesehen, um unverbrannte Kohlenwasserstoff dem Partikelfilter zur Regeneration zuführen zu können.
  • Die Druckschrift WO 00/70204 A offenbart eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Vorkatalysator und einem nachfolgenden NOx-Speicherkatalysator, so dass die für die Regeneration des NOx-Speichers notwendige Temperatur durch den Schlupf des Vorkatalysators erreicht wird.
  • Aus der Druckschrift DE 199 18 876 A1 ist ein katalytischer Konverter für eine Abgasanlage einer Dieselbrennkraftmaschine bekannt, wobei der Konverter drei aufeinanderfolgende Substrate unterschiedlicher Edelmetallbeschichtung aufweist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abgasreinigungsanlage einer Dieselbrennkraftmaschine mit verbesserten Regenerationseigenschaften zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die erfindungsgemäße Abgasbehandlungsvorrichtung, wobei innermotorisch zur Regeneration des Dieselpartikelfilters eine erhöhte Kohlenwasserstoff-Emission zur Erhöhung der Abgastemperatur bewirkt wird, umfasst einen Vorkatalysator mit Edelmetallbeschichtung und einem Dieselpartikelfilter mit Edelmetallbeschichtung, wobei der Vorkatalysator bei Überdrückung volumenmäßig so ausgelegt ist, das er einen HC-Emissionsschlupf von größer oder gleich 20% und eine Edelmetallbeschichtung von kleiner oder gleich 3 g/dm3 aufweist,
  • Vorzugsweise ist der HC-Emissionsschlupf des Vorkatalysators größer oder gleich 25%, bevorzugt größer oder gleich 30%, und insbesondere größer oder gleich 40%.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Vorkatalysator eine Edelmetallbeschichtung von kleiner oder gleich 2 g/dm3, bevorzugt von kleiner oder gleich 1,5 g/dm3, insbesondere von kleiner oder gleich 1,4 g/dm3.
  • Vorzugsweise wird für die Edelmetallbeschichtung des Vorkatalysators Platin verwendet. Ferner wird für die Edelmetallbeschichtung des Dieselpartikelfilters ebenfalls vorzugsweise Platin verwendet.
  • Die zusätzlich innermotorisch erhöhte HC-Emission kann beispielsweise durch ein Nacheinspritzen oder eine Verschiebung des Einspritz-Zeitpunktes nach „spät” bewirkt werden, um die Abgastemperatur zum Zwecke des Partikelabbrandes zu erhöhen. Weiterhin können die innermotorischen Maßnahmen zur Aufheizung des Abgases auch eine Anfettung auf λ größer oder gleich 1 unter Mitwirkung des Schließens einer Drosselklappe in dem Ansaugtakt oder eine wechselseitige Ansteuerung von λ kleiner 1 und λ größer 1 (sog λ – wobbeln) sein.
  • Eine Überdrückung des Katalysators ist ab einer Raumgeschwindigkeit (RG) von 75000 l/h gegeben. Dabei wird die Raumgeschwindigkeit definiert als das Verhältnis des Abgasvolumens je Stunde zu dem Leervolumen des Katalysators. Mit anderen Worten die Raumgeschwindigkeit ist der auf das Volumen des Katalysator-Gehäuses bezogene Abgasdurchsatz. Unter der Anspringtemperatur eines Katalysators wird die Temperatur verstanden, bei der eine Konversion von 50% der Schadstoff-Komponente erreicht wird.
  • Der Einsatz eines verkleinerten Katalysators ist vorteilhaft, weil durch das kleine Volumen die thermische Trägheit verringert wird und der Katalysator schneller anspringt, so daß als Effekt das Abgas schneller aufgeheizt wird. Die erforderliche HC-Konversion wird durch die katalytische Beschichtung des Dieselpartikelfilters erreicht. Ein zu großer Katalysator würde zuviel Kohlenwasserstoff verbrauchen, so daß diese zur Aufheizung des Dieselpartikelfilters nur mehr im geringeren Ausmaß zur Verfügung steht. Die Überdrückung des Vorkatalysators bei erhöhter Raumgeschwindigkeit bezogen auf den Katalysator bewirkt einen HC-Emissionsschlupf und einen erhöhten Eintrag von Kohlenwasserstoffen in den Dieselpartikelfilter, was mit einer Temperaturerhöhung des Vorkatalysators verbunden ist, so daß dadurch ein schnelleres Aufheizen des Katalysators im Partikelfilter erreicht wird und folglich es zu einer Dieselpartikelfilterregeneration kommt. Weiterhin wird vorteilhafter durch die Maßnahme bewirkt, daß eine Überhitzung des Katalysators durch zu hohen HC-Umsatz vermieden wird.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen Zeichnung 1 die in schematischer Darstellung eine Dieselbrennkraftmaschine mit einer Abgasreinigungsvorrichtung zeigt.
  • 1 zeigt eine Dieselbrennkraftmaschine 1, deren Abgas einen Turbolader 2 antreibt. Nachfolgend dem Turbolader gelangt das Abgas in den Vorkatalysator 3, dessen Beschichtung vorzugsweise aus einer relativ niedrigen Edelmetallbeschichtung, insbesondere Platin, besteht. Nachfolgend dem Vorkatalysator 3 gelangt das Abgas in einen Dieselpartikelfilter 4, der ebenfalls eine katalytisch wirksame Edelmetallbeschichtung, vorzugsweise Platin, aufweist. Der Vorkatalysator 3 ist so ausgelegt, daß er ein relativ kleines Volumen aufweist, um bei Überdrückung einen HC-Emissionsschlupf von > oder = 20% aufweist, um zu einer Temperaturerhöhung im Dieselpartikelfilter zu gelangen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Dieselbrennkraftmaschine
    2
    Turbolader
    3
    Vorkatalysator
    4
    Dieselpartikelfilter

Claims (9)

  1. Abgasbehandlungsvorrichtung einer Dieselbrennkraftmaschine (1) mit einem Vorkatalysator (3) mit Edelmetallbeschichtung und einem Dieselpartikelfilter (4) mit Edelmetallbeschichtung, wobei innermotorisch zur Regeneration des Dieselpartikelfilters eine erhöhte Kohlenwasserstoff-Emission zur Erhöhung der Abgastemperatur bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorkatalysator (3) eine Edelmetallbeschichtung von kleiner oder gleich 3 g/dm3 und bei Überdrückung einen HC-Emissionsschlupf von größer oder gleich 20% aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorkatalysator (3) einen HC-Emissionsschlupf von größer oder gleich 25% aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorkatalysator (3) einen HC-Emissionsschlupf von größer oder gleich 30% aufweist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorkatalysator (3) einen HC-Emissionsschlupf von größer oder gleich 40% aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorkatalysator (3) eine Edelmetallbeschichtung von kleiner oder gleich 2 g/dm3 aufweist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorkatalysator (3) eine Edelmetallbeschichtung von kleiner oder gleich 1,5 g/dm3 aufweist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorkatalysator (3) eine Edelmetallbeschichtung von kleiner oder gleich 1,4 g/dm3 aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetallbeschichtung des Vorkatalysators (3) Platin ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetallbeschichtung des Dieselpartikelfilters (4) Platin ist.
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