DE19746814A1 - Pumpeneinrichtung, damit ausgerüstete Abgasreinigungsanlage und Betriebsverfahren hierfür - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpeneinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, auf eine damit ausgerüstete Abgasreinigungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 und auf ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Abgasreini­ gungsanlage.

Pumpeneinrichtungen der eingangs genannten Art werden her­ kömmlicherweise z. B. dazu verwendet, in einem Kraftfahrzeug einen Luftstrom zur Kühlung eines das Fahrzeug antreibenden Verbrennungsmotors oder als Zuluftstrom für eine Heizungs- oder Klimaanlage bereitzustellen, wobei das Pumpenaggregat durch ein Luftfördergebläse gebildet sein kann und die zuge­ hörigen Pumpenantriebsmittel eine druckgesteuerte Flüssig­ keitsreibungskupplung beinhalten, die mit einer Antriebs­ scheibe an den Verbrennungsmotor als Antriebsquelle angekop­ pelt ist, während sie mit einer Abtriebsscheibe an das Luft­ gebläse angekoppelt ist. Zwischen Antriebs- und Abtriebs­ scheibe ist ein Arbeitsraum gebildet, der in einem steuerba­ ren Maß mit einer viskosen Flüssigkeit befüllbar ist. Die Menge der jeweils im Arbeitsraum befindlichen Flüssigkeit be­ stimmt das Kupplungsmoment, d. h. das von der Kupplung über­ tragbare Drehmoment, und ist bei dieser Art druckgesteuerter Flüssigkeitsreibungskupplung durch einen Steuerdruck variabel einstellbar, mit dem die Kupplung über einen zugehörigen Steu­ erdruckanschluß unter Verwendung eines für den jeweiligen An­ wendungsfall geeigneten Druckmediums beaufschlagbar ist. Eine Flüssigkeitsreibungskupplung dieses Typs ist in der Offenle­ gungsschrift DE 197 02 973 A1 beschrieben, worauf für weitere Details verwiesen werden kann. Die dortige Kupplung wird pneumatisch dergestalt gesteuert, daß der Steuerdruck in Ab­ hängigkeit von der Abtriebsdrehzahl der Kupplung variabel so eingestellt wird, daß die Abtriebsdrehzahl auf eine gewünsch­ te Solldrehzahl eingeregelt wird. Weitere Flüssigkeitsrei­ bungskupplungen dieses Typs sind in den Patentschriften DE 34 24 385 C2 und US 3.215.235 offenbart. Während bei der Kupp­ lung gemäß DE 34 24 385 C2 ebenso wie bei derjenigen gemäß DE 197 02 973 A1 die Abtriebsscheibe von einem Kupplungsgehäuse gebildet ist, in welchem eine antriebsseitige Kupplungsschei­ be mit zugehörigem Anschlußwellenstumpf, d. h. Anschlußstut­ zen, drehbar gelagert ist, bildet umgekehrt bei der Kupplung gemäß US 3.215.235 das Kupplungsgehäuse den antriebsseitigen Kupplungsteil, in welchem eine abtriebsseitige Kupplungs­ scheibe mit zugehörigem Anschlußstutzen drehbar gelagert ist.

Abgasreinigungsanlagen der eingangs genannten Art sind bei­ spielsweise zur Abgasreinigung bei Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen bekannt, wobei eine von meist mehreren abgas­ reinigenden Maßnahmen darin besteht, das Abgas in einer Ab­ gasnachverbrennungseinheit einem Abgasnachverbrennungsprozeß unter Luftzufuhr zu unterziehen. Eine solche Abgasnachbehand­ lung wird z. B. für Dieselmotoren mit Direkteinspritzung ver­ wendet. Für die Luftzuführung wird eine Luftpumpeneinrichtung ausreichender Leistung benötigt. Vorzugsweise wechseln im Be­ trieb einer solchen Abgasreinigungsanlage Betriebsphasen mit aktiver Abgasnachverbrennungseinheit mit solchen mit passiver Abgasnachverbrennungseinheit ab. Während passiv gehaltener Abgasnachverbrennungseinheit ist es zweckmäßig, einen Spül­ luftstrom durch dieselbe hindurch aufrechtzuerhalten. Wenn im Abgasströmungsweg eine Filtereinheit angeordnet ist, wie dies z. B. im Abgasstrang von Dieselmotoren meist der Fall ist, setzt sich die Filtereinheit während passiv bleibender Abgas­ nachverbrennungseinheit immer mehr zu, so daß zur Aufrechter­ haltung eines gewünschten Spülluftstromdurchsatzes eine höhe­ re Pumpenleistung erforderlich wird, bevor dann durch Akti­ vierung einer neuerlichen Abgasnachverbrennungsphase die Fil­ tereinheit wieder von abgelagerten Partikeln befreit wird.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstel­ lung einer Pumpeneinrichtung der eingangs genannten Art, die eine vorteilhafte Steuerbarkeit des Pumpenaggregates über die zugeordnete druckgesteuerte Flüssigkeitsreibungskupplung er­ möglicht, einer mit einer solchen Pumpeneinrichtung in Form einer Luftpumpeneinrichtung ausgerüsteten Abgasreinigungsan­ lage der eingangs genannten Art, bei welcher der Abgasnach­ verbrennungseinheit sowohl in deren aktivem als auch passivem Zustand Luft in einer jeweils gewünschten, selbsttätig gesteu­ erten Menge zuführbar ist, und eines vorteilhaften Verfahrens zum Betrieb einer derartigen Abgasreinigungsanlage zugrunde.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Pumpeneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einer Abgasreinigungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 3 und eines Betriebsverfahrens hierfür mit den Merkmalen des Anspruchs 4.

Bei der Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1 ist der Steuer­ druckanschluß der Flüssigkeitsreibungskupplung, über den das drucksteuernde Medium zur Bereitstellung des entsprechenden Steuerdrucks zu- bzw. abführbar ist, über eine verbindende Steuerleitung an die Druckseite des Pumpenaggregates ange­ schlossen. Dadurch besitzt die Pumpeneinrichtung eine Selbst­ regulierfähigkeit. Denn sobald auf der Druckseite des Pum­ penaggregates der Strömungswiderstand anwächst, z. B. wegen allmählichen Zusetzens einer Filtereinheit in einem nachge­ schalteten Drallbrenner einer Abgasreinigungsanlage, und da­ mit der Luftdurchsatz einen gewünschten Wert zu unterschrei­ ten droht, vermag dem die Pumpeneinrichtung dadurch entgegen­ zuwirken, daß der sich aufgrund des anwachsenden Strömungswi­ derstands erhöhende Druck des vom Pumpenaggregat geförderten Mediums auf der Druckseite des Pumpenaggregates, vorliegend als Systemdruck bezeichnet, über die Steuerleitung zum Steu­ erdruckanschluß der Flüssigkeitsreibungskupplung geführt wird. Die Kupplung wird folglich mit einem erhöhten Steuer­ druck beaufschlagt, was wiederum dazu führt, daß mehr Kupp­ lungsflüssigkeit in den Arbeitsraum gedrückt wird und die Kupplung dadurch ein höheres Drehmoment übertragen kann. Das erhöhte Kupplungsmoment bewirkt eine entsprechende Erhöhung der Leistung des Pumpenaggregates, so daß dieses in die Lage versetzt wird, trotz des sich erhöhenden Strömungswiderstan­ des den Durchsatz an gefördertem Medium auf dem gewünschten Wert zu halten. Da auf diese Weise das vom Pumpenaggregat ge­ förderte Medium gleichzeitig als Druckmedium zur Steuerung der Flüssigkeitsreibungskupplung eingesetzt wird, wird zur Kupplungssteuerung kein eigenes Medium mit zugehöriger Druckquelle benötigt.

Eine nach Anspruch 2 weitergebildete Pumpeneinrichtung bein­ haltet in der Steuerleitung zwischen Druckseite des Pumpenag­ gregates und Steuerdruckanschluß der Flüssigkeitsreibungs­ kupplung eine ansteuerbare Druckbegrenzungseinheit, die so ausgelegt ist, daß sie wahlweise den Druck an der Druckseite des Pumpenaggregates, d. h. den Systemdruck, als Steuerdruck für die Kupplung durchläßt oder den Steuerdruck auf einen Wert kleiner als der Systemdruck begrenzt. Dadurch kann bei ansteigendem Systemdruck die Pumpenleistung wahlweise ent­ sprechend angehoben oder auf einen gewünschten Wert begrenzt gehalten werden.

Die Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 3 ist mit einer als Luftpumpeneinrichtung ausgebildeten Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Luftpumpe als Pumpenaggregat aus­ gerüstet, wobei die Flüssigkeitsreibungskupplung antriebssei­ tig an den Verbrennungsmotor als Antriebsquelle angekoppelt ist. Durch diese mechanische Ankopplung an den Verbrennungs­ motor, dessen Abgas von der Abgasreinigungsanlage gereinigt wird, entfällt die Notwendigkeit einer eigenen Antriebsquelle für die Pumpeneinrichtung. Es ist auch kein Elektromotor als Pumpenantriebsquelle erforderlich, wie dies z. B. beim Einsatz in einem Kraftfahrzeug in Betracht gezogen werden könnte, insbesondere wenn dieses bereits über eine elektrische Bord­ netzversorgung verfügt. Allerdings würde dies eine relativ hohe Generatorleistung erfordern, was somit vorliegend ent­ fallen kann.

Mit dem Verfahren nach Anspruch 4 läßt sich die Abgasreini­ gungsanlage nach Anspruch 3 in vorteilhafter Weise betreiben, indem eine Zuschalt- und eine Abschalt-Betriebsart vorgesehen sind, zwischen denen periodisch umgeschaltet wird. In der Zu­ schalt-Betriebsart ist die Abgasnachverbrennungseinheit aktiv, und die vorhandene Druckbegrenzungseinheit in der Steuer­ leitung zwischen der Druckseite der Luftpumpe und dem Steuer­ druckanschluß der Flüssigkeitsreibungskupplung wird im deakti­ vierten Begrenzungsbetrieb gehalten. In der Abschalt- Betriebsart ist die Abgasnachverbrennungseinheit passiv, und die Druckbegrenzungseinheit wird in einem speziellen aktiven Begrenzungsbetrieb gehalten, und zwar derart, daß eine Spül­ luftstromzufuhr zur passiven Abgasnachverbrennungseinheit mit einer im wesentlichen konstanten Luftförderleistung aufrecht­ erhalten wird, die einerseits größer null und andererseits kleiner als ein vorgebbarer Bruchteil, z. B. die Hälfte, der minimalen Soll-Luftförderleistung im Zuschaltbetrieb ist. Da­ durch ergibt sich in erwünschter Weise ein Zuschaltbetriebs­ modus mit einer motordrehzahlabhängigen Steuerung der Luft­ mengenleistung für die Abgasnachverbrennungseinheit, indem der Systemdruck als Steuerdruck für die Flüssigkeitsreibungs­ kupplung dient, während im Abschaltbetriebsmodus ein ver­ gleichsweise geringer Spülluftstrom durch die passive Abgas­ nachverbrennungseinheit hindurch aufrechterhalten wird. Wenn eine Filtereinheit in der Abgasnachverbrennungseinheit vor­ handen ist, die sich im Abschaltbetriebsmodus allmählich mit Rußpartikel zusetzt, erhöht sich der Systemdruck und damit der Steuerdruck bis zum vorgegebenen Begrenzungswert, so daß die Spülluftmenge durch begrenzte Erhöhung der Pumpenleistung soweit gewünscht konstant gehalten werden kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Abgasreini­ gungsanlage für einen Verbrennungsmotor und

Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Betriebsweise der Abgasreinigungsanlage von Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Abgasreinigungsanlage eignet sich beispielsweise zur Reinigung des Abgases eines als Antriebs­ motor in einem Personenkraftwagen eingebauten, herkömmlichen, nicht gezeigten Dieselmotors mit Direkteinspritzung. Die An­ lage beinhaltet eine Abgasnachverbrennungseinheit in Form ei­ nes herkömmlichen Drallbrenners 1, dem das vom Verbrennungs­ motor kommende, zu reinigende Abgas 3 über eine z. B. radiale Einlaßöffnung 2 zugeführt wird. Dem Drallbrenner 1 ist ein nur schematisch als ein Funktionsblock wiedergegebene Abgas­ auspuffanlage 4 nachgeschaltet, die von irgendeinem herkömm­ lichen Aufbau ist und insbesondere einen oder mehrere Abgas­ katalysatoren enthalten kann. Darüber hinaus verfügt die Ab­ gasreinigungsanlage über eine herkömmliche, nicht gezeigte Filtereinheit im Drallbrenner, um Partikel, wie Rußpartikel, aus dem Abgas herauszufiltern, die sich bei passivem Drall­ brenner 1 ansammeln und bei aktivem Drallbrenner 1 von diesem wieder abgebrannt werden.

Dem Drallbrenner 1 wird über eine z. B. axiale Lufteinlaßöff­ nung 5 die zur Durchführung des Abgasnachverbrennungsprozes­ ses benötigte Luft zugeführt. Zur Bereitstellung des entspre­ chenden Luftstroms ist die Abgasreinigungsanlage mit einer Luftpumpeneinrichtung ausgerüstet, die als Pumpenaggregat ei­ ne Luftpumpe 6 beinhaltet, welche Luft vom Außenraum über ei­ nen Lufteinlaß 7 ansaugt und als komprimierten Luftstrom über einen Luftauslaß 8 abgibt. Eine Verbindungsleitung 9 verbin­ det diesen Luftauslaß 8 mit der Lufteinlaßöffnung 5 des Drallbrenners 1. Die Luftpumpe 6 wird mechanisch angetrieben, wozu die Pumpeneinrichtung eine Flüssigkeitsreibungskupplung 10 aufweist, die ein antriebsseitiges Kupplungsgehäuse 10a und eine im Kupplungsgehäuse 10a unter Bildung eines zwi­ schenliegenden Arbeitsraums 10c drehbeweglich gelagerte, ab­ triebsseitige Kupplungsscheibe 10b aufweist. Der Arbeitsraum 10c ist in steuerbarer Weise mit einer variablen Menge einer viskosen Kupplungsflüssigkeit 10d befüllbar. Flüssigkeitsrei­ bungskupplungen dieser Bauart sind bekannt, so daß für weite­ re Details auf die diesbezügliche Literatur verwiesen werden kann. Beispielsweise ist eine der in den eingangs zitierten Druckschriften beschriebenen Flüssigkeitsreibungskupplungen verwendbar.

Über einen Anschlußstutzen 11 ist die Luftpumpe 6 mechanisch an die Abtriebsscheibe 10b der Kupplung 10 angekoppelt. Das Kupplungsgehäuse 10a der Kupplung 10 wird über einen Riemen­ trieb 12 vom nicht gezeigten Verbrennungsmotor, dem die Ab­ gasreinigungsanlage zugeordnet ist, angetrieben. Die Menge der im ringscheibenförmigen Arbeitsraum 10c befindlichen Kupplungsflüssigkeit 10d ist pneumatisch steuerbar, d. h. es handelt sich um eine druckgesteuerte Flüssigkeitsreibungs­ kupplung 10. Zur Zu- bzw. Abführung des zugehörigen Druckme­ diums besitzt die Kupplung 10 einen Steuerdruckanschluß 13, der mittels eines Lagers drehbar gelagert sein kann und in diesem Fall auch dann stillsteht, wenn sich die Kupplung 10 dreht. In an sich bekannter und daher hier nicht näher erläu­ terter Weise wird durch das über den Steuerdruckanschluß 13 zu- und abgeführte Druckmedium ein mehr oder weniger großer Steuerdruck auf eine nicht näher gezeigte Vorratskammer der Kupplung 10 ausgeübt, in welcher die Kupplungsflüssigkeit 10d bevorratet ist und die mit dem Arbeitsraum 10c in Fluidver­ bindung steht.

Bei der vorliegenden Pumpeneinrichtung ist der pneumatische Steueranschluß 13 der Flüssigkeitsreibungskupplung 10 über eine Steuerleitung 14 an die Verbindungsleitung 9 zwischen Luftpumpe 6 und Drallbrenner 1 angeschlossen. Dies bedeutet, daß der von der Luftpumpe 6 erzeugte komprimierte Luftstrom für den Drallbrenner 1 auch als Druckmedium zur Steuerung der Flüssigkeitsreibungskupplung 10 dient. Dadurch läßt sich ein selbstregulierendes Verhalten für den Antrieb der Luftpumpe 6 realisieren, wie weiter unten näher erläutert. Außerdem ent­ fällt die Notwendigkeit einer eigenständigen Druckquelle für die Kupplungssteuerung. In der Steuerleitung 14 ist eine an­ steuerbare Druckbegrenzungseinheit 15 vorgesehen, welche in einem inaktiven Begrenzungsbetrieb eine die Steuerleitung 14 vollständig freigebende Offenstellung einnimmt, so daß der Druck des von der Luftpumpe 6 erzeugten Luftstroms, d. h. der Systemdruck, als Steuerdruck für die Flüssigkeitsreibungs­ kupplung 10 fungiert. Durch Beaufschlagung mit einem entspre­ chenden Steuersignal 16 wird die Druckbegrenzungseinheit 15 in einen aktiven Begrenzungsbetrieb geschaltet, in welchem sie den am Steueranschluß 13 der Kupplung 10 anstehenden Steuerdruck auf einen gewünschten Wert zwischen null und dem aktuellen Steuerdruckwert, d. h. dem Begrenzungsdruckwert, begrenzt hält.

Nachfolgend wird die Betriebsweise der Abgasreinigungsanlage von Fig. 1 unter Bezugnahme auf das Diagramm von Fig. 2 näher erläutert. Das Diagramm stellt für einen typischen Be­ triebsabschnitt typische Kurvenverläufe der Kupplungsdreh­ zahl, d. h. der abtriebsseitigen Kupplungsscheibe 10b und des Systemdrucks p_S, d. h. des Luftdrucks auf der Druckseite der Luftpumpe 6, jeweils in Abhängigkeit von Zeit t dar. Die An­ lage wird abwechselnd in zwei Betriebsarten gefahren, und zwar einer Zuschalt-Betriebsart ZB und einer Abschalt- Betriebsart AB, von denen je ein Betriebszyklus in Fig. 2 ge­ zeigt ist. Im Abschaltbetrieb soll durch die Pumpeneinrich­ tung eine vergleichsweise kleine Luftmenge von der Luftpumpe 6 zur Spülung des Drallbrenners 1 aufrechterhalten werden. Die Luftpumpeneinrichtung kann beispielsweise so dimensio­ niert sein, daß bei einem typischen Drehzahlbereich für die Drehzahl n_A des Verbrennungsmotors zwischen 750 U/min und 4800 U/min die Drehzahl n_an des antriebsseitigen Kupplungsge­ häuses 10a zwischen 1100 U/min und 7500 U/min liegt, d. h. ei­ ne Übersetzung zwischen Verbrennungsmotorwelle und Kupplungs­ antriebsseite 10a von ca. 1 : 1,56 vorliegt. Eine geeignete Drehzahl n_ab der abtriebsseitigen Kupplungsscheibe 10b zur Bereitstellung des Spülluftstroms für den Drallbrenner 1 be­ trägt dann beispielsweise ungefähr 450 U/min, was einer Luft­ förderleistung der Luftpumpe 6 von ca. 2 kg/h entspricht.

Während des Abschaltbetriebs AB bleibt der Drallbrenner 1 passiv, was zur Folge hat, daß sich die Filtereinheit allmäh­ lich mit Rußpartikeln zusetzt. Dies erhöht den Strömungswi­ derstand für das Abgas mit der Folge, daß sich der System­ druck p_S des von der Luftpumpe 6 erzeugten Luftstroms an der Eintrittsseite des Drallbrenners 1 ab einem gewissen Zeit­ punkt t₀ merklich erhöht. Diese Erhöhung des Systemdrucks führt zunächst zu einem entsprechend anwachsenden Steuerdruck für die Kupplung 10, so daß mehr Kupplungsflüssigkeit 10d in den Arbeitsraum 10c gedrückt wird, wodurch die Flüssigkeits­ reibungskupplung 10 ein zunehmend höheres Drehmoment übertra­ gen kann. Dieser selbstregulierende Effekt verhindert, daß die Drehzahl n_ab der Kupplungsabtriebsscheibe 10b und damit der Luftpumpe 6 wegen der sich zusetzenden Filtereinheit und dem dadurch ansteigenden Systemdruck p_S merklich abfällt. Vielmehr wird auf diese Weise für eine im wesentlichen kon­ stant bleibende Kupplungsabtriebsdrehzahl n_ab und damit Luft­ pumpendrehzahl gesorgt, so daß ein im wesentlicher konstanter Spülluftstrom für den Drallbrenner 1 trotz der sich zusetzen­ den Filtereinheit aufrechterhalten wird. Wenn der Systemdruck p_S einen von der Druckbegrenzungseinheit 15 im aktiven Be­ grenzungsbetrieb vorgegebenen Grenzdruck p_G überschreitet, wie im Beispiel von Fig. 2 zu einem Zeitpunkt t₁ der Fall, begrenzt die Druckbegrenzungseinheit 15 den Steuerdruck für die Kupplung 10 auf diesen Grenzdruckwert p_G, wie in Fig. 2 gestrichelt angedeutet. Für die restliche Dauer der Abschalt­ betriebsphase AB wird somit der Kupplungssteuerdruck auf ei­ nen je nach Anwendungsfall geeignet gewählten Grenzsteuer­ druck p_G selbst bei weiter ansteigendem Systemdruck p_S be­ grenzt, um eine Grundbelüftung des Drallbrenners 1 mit ver­ hältnismäßig niedrigem Luftdurchsatz aufrechtzuerhalten.

Zu einem gewissen Zeitpunkt t₂, der z. B. durch die Wahl einer konstanten Zeitdauer einer jeweiligen Abschalt- und Zuschalt­ betriebsphase AB, ZB oder dadurch bestimmt sein kann, daß der Systemdruck p_S einen gewissen, vorgegebenen Druckwert p_U überschreitet, wird dann vom Abschaltbetrieb AB in den Zu­ schaltbetrieb ZB umgeschaltet. Dazu wird der Drallbrenner 1 in seinen aktiven Zustand versetzt, und die Druckbegrenzungs­ einheit 15 wird in ihren inaktiven Begrenzungsbetrieb, d. h. in ihre Offenstellung geschaltet. Der Steuerdruck für die Flüssigkeitsreibungskupplung 10 nimmt dadurch rasch vom bis­ herigen, begrenzten Druckwert p_G um den entsprechenden Diffe­ renzdruck dp auf den aktuellen Systemdruck p_U zu und folgt dem Systemdruckverlauf während des Zuschaltbetriebs ZB unbe­ grenzt. Das Anliegen des vollen Systemsdrucks p_S als Kupp­ lungssteuerdruck hat die volle Zuschaltung der Flüssigkeits­ reibungskupplung 10 zur Folge. Die Kupplung 10 ist dabei so ausgelegt, daß in diesem Zustand voller Kupplungszuschaltung die maximal zulässige Drehzahl für die Luftpumpe 6 von z. B. 3200 U/min nicht überschritten wird. Bei der oben beispielhaft angegebenen Dimensionierung mit einer antriebsseitigen Kupp­ lungsdrehzahl n_an zwischen 1100 U/min und 7500 U/min variiert dann die abtriebsseitige Kupplungsdrehzahl n_ab zwischen etwa 1100 U/min und etwa 3200 U/min und damit die von der Luftpumpe 6 geförderte Luftmenge je nach Pumpendrehzahl z. B. zwischen etwa 20 kg/h und 64 kg/h.

Während des Zuschaltbetriebs ZB steigt der Systemdruck p_S zu­ nächst aufgrund der sich zusetzenden Filtereinheit weiter steil an, bis durch den Verbrennungsvorgang des aktiven Drallbrenners 1 die Rußpartikel immer weiter abgebrannt wer­ den und sich dadurch der Strömungswiderstand im Abgastrakt wieder reduziert. Als Folge davon verringert sich dann auch der Systemdruck p_S an der Lufteintrittsseite des Drallbren­ ners 1 wieder, was im Beispiel von Fig. 2 zu einem Zeitpunkt t₃ einsetzt. Entsprechend verringert sich der Kupplungssteuer­ druck und dadurch das von der Flüssigkeitsreibungskupplung 10 übertragbare Drehmoment. Da sich aber gleichzeitig der Drehmomentbedarf für die Luftpumpe 6 wegen des abnehmenden Strömungswiderstands im Abgastrakt reduziert, stellt die Pum­ peneinrichtung weiterhin eine der aktuellen Drehzahl und dem aktuellen Lastzustand des Verbrennungsmotors entsprechende Luftmenge für den Drallbrenner 1 zur Verfügung. Sobald zu ei­ nem gewissen Zeitpunkt t₄ der Verbrennungsvorgang des Drall­ brenners 1 abgeschlossen ist, wird die Anlage wieder in den Abschaltbetrieb AB umgeschaltet, wozu die Druckbegrenzungs­ einheit 15 in ihren aktiven Begrenzungsbetrieb gesteuert wird, so daß nur noch der gewünschte Spülluftstrom für den dann passiven Drallbrenner 1 von der Luftpumpe 6 bereitge­ stellt wird.

Im Diagramm von Fig. 2 sind eine Minimumdrehzahlkennlinie K_min und eine Maximumdrehzahlkennlinie K_max eingetragen, welche den Verlauf der Abtriebsdrehzahl n_ab im Fall minimaler bzw. maxi­ maler Motordrehzahl wiedergeben. Der jeweils aktuelle Verlauf der Kupplungsabtriebsdrehzahl n_ab verläuft folglich je nach momentanem Lastzustand des Verbrennungsmotors zwischen diesen beiden Grenzkennlinien K_min, K_max. Während des Zuschaltbetriebs ZB nimmt die Kupplungsabtriebsdrehzahl n_ab bei minimaler Mo­ torlast, d. h. im Leerlauf des Verbrennungsmotors, während der Phase voller Kupplungszuschaltung einen etwa konstanten Wert entsprechend der Minimumkennlinie K_min an, der um den Überset­ zungsfaktor von z. B. 1,56 über der Motorleerlaufdrehzahl n_aL liegt. Mit höherer Motorlast folgt der Verlauf der Kupplungs­ abtriebsdrehzahl immer mehr dem Verlauf des Systemdrucks p_S, wobei die maximale Abtriebsdrehzahl, wie gesagt, auf die ma­ ximal zulässige Pumpendrehzahl n_Pm begrenzt bleibt, wie dies aus dem Verlauf der Maximaldrehzahlkennlinie K_max hervorgeht.

Die obige Beschreibung eines Ausführungsbeispiels macht deut­ lich, daß mit der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage, die mit einer erfindungsgemäßen Luftpumpeneinrichtung ausge­ rüstet ist, durch Betrieb nach dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren eine vorteilhafte Abgasnachbehandlung in Form einer Ab­ gasnachverbrennung, und gegebenenfalls weiterer Abgasreini­ gungsprozesse ermöglicht wird. Es versteht sich, daß neben der gezeigten weitere erfindungsgemäße Abgasreinigungsanlagen mit variiertem Aufbau und/oder Dimensionierung für den Fach­ mann je nach Bedarf realisierbar sind, wobei sie für jegliche Art mobiler und stationärer Verbrennungsmotoren verwendet werden können, bei denen eine Abgasnachverbrennung unter Luftzufuhr zweckmäßig ist. Die Erfindung ist zudem nicht auf die Verwendung der gezeigten und anderer, vom Fachmann reali­ sierbarer, erfindungsgemäßer Luftpumpeneinrichtungen in Ab­ gasreinigungsanlagen beschränkt, sondern sie umfaßt jegliche Art von Pumpeneinrichtung, bei der ein gasförmiges oder flüs­ siges Medium von einer Pumpe gefördert wird, die in steuerba­ rer Weise variabel an eine Antriebsquelle mechanisch angekop­ pelt sein soll.

Claims (4)

1. Pumpeneinrichtung, insbesondere Luftpumpeneinrichtung für eine Kraftfahrzeug-Abgasreinigungsanlage, mit

• - einem Pumpenaggregat (6) und
• - Pumpenantriebsmitteln mit einer druckgesteuerten Flüssig­ keitsreibungskupplung (10), die antriebsseitig an eine An­ triebsquelle und abtriebsseitig an das Pumpenaggregat ange­ koppelt ist und die über einen Steuerdruckanschluß (13) mit einem kupplungsmomentbestimmenden Steuerdruck beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
• - der Steuerdruckanschluß (13) der Flüssigkeitsreibungs­ kupplung (10) über eine verbindende Steuerleitung (14) an die Druckseite (8, 9) des Pumpenaggregates (6) angeschlossen ist.

2. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1, weiter dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der verbindenden Steuerleitung (14) eine an­ steuerbare Druckbegrenzungseinheit (15) angeordnet ist, die im deaktivierten Begrenzungsbetrieb den auf der Druckseite des Pumpenaggregates (6) herrschenden Systemdruck (p_S) als den Steuerdruck für die Flüssigkeitsreibungskupplung (10) durchläßt und im aktivierten Begrenzungsbetrieb den Steuer­ druck auf einen vorgebbaren Wert (p_G) begrenzt.

3. Abgasreinigungsanlage für einen Verbrennungsmotor, insbe­ sondere in einem Kraftfahrzeug, mit

• - einer Abgasnachverbrennungseinheit (1) zur Durchführung eines Abgasnachverbrennungsprozesses unter Luftzufuhr und
• - einer Luftpumpeneinrichtung zur Bereitstellung der in der Abgasnachverbrennungseinheit benötigten Luft, dadurch gekennzeichnet, daß
• - als Luftpumpeneinrichtung eine Pumpeneinrichtung nach An­ spruch 1 oder 2 vorgesehen ist, deren Pumpenaggregat eine Luftpumpe (6) ist und deren Flüssigkeitsreibungskupplung (10) antriebsseitig an den Verbrennungsmotor als Antriebsquelle angekoppelt ist.

4. Verfahren zum Betrieb einer mit einer Pumpeneinrichtung nach Anspruch 2 ausgerüsteten Abgasreinigungsanlage nach An­ spruch 3, bei dem eine Zuschalt- und eine Abschalt- Betriebsart (ZB, AB) vorgesehen sind, wobei in der Zuschalt- Betriebsart die Abgasnachverbrennungseinheit (1) aktiv ist und die Druckbegrenzungseinheit (15) im deaktivierten Begren­ zungsbetrieb gehalten wird, während in der Abschalt- Betriebsart die Abgasnachverbrennungseinheit passiv ist und die Druckbegrenzungseinheit im aktiven Begrenzungsbetrieb derart gehalten wird, daß ein Spülluftstrom durch die Abgas­ nachverbrennungseinheit hindurch mit einer Luftmenge aufrecht erhalten wird, die auf einen Wert größer null und kleiner als ein vorgebbarer Bruchteil der minimalen Soll-Luftmenge in der Zuschalt-Betriebsart eingeregelt wird.