DE3420199C2

DE3420199C2 -

Info

Publication number: DE3420199C2
Application number: DE3420199A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl.-Ing. 7123 Sachsenheim De Lenzen
Original assignee: Knecht Filterwerke 7000 Stuttgart De GmbH
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1984-05-30
Filing date: 1984-05-30
Publication date: 1989-05-11
Also published as: DE3420199A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zugabe von katalytisch wirkenden Additiven in den Kraftstoff von Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1.The invention relates to a method for adding catalytic additives in the fuel of Internal combustion engines according to the preamble of the patent claim 1.

Das Hinzufügen von katalytisch wirkenden Additiven ent weder in das noch unbehandelte Abgas oder bereits in den im Motor zu verbrennenden Kraftstoff ist an sich bekannt.The addition of catalytically active additives ent neither in the nor untreated exhaust gas or already in the fuel to be burned in the engine is in itself known.

So beschreibt die DE 31 11 228 A1 bereits ein Verfahren, bei dem solche Additive dem Abgas zugegeben werden und zwar erst und nur dann, wenn in dem Abgasfilter ein vor bestimmter Durchfluß-Widerstand überschritten wird und auch die Temperatur in dem Abgasfilter oberhalb einer vorbestimmten Temperatur liegt, bei der unter Einwirkung der zugegebenen Additive auch tatsächlich ein Abbrennen des Rußes erfolgt.DE 31 11 228 A1 already describes a method in which such additives are added to the exhaust gas and only and only if a before in the exhaust filter certain flow resistance is exceeded and also the temperature in the exhaust filter above one predetermined temperature is at the exposure the additives actually burn off of the soot.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß eine Additivzugabe unabhängig von der Drehzahl des Motors und damit dem Anfall an Abgas immer erst bei Überschreiten eines für den oberen Drehzahlbereich ausgelegten Maximaldurchflußwider standes erfolgt. Da andererseits der Druckverlust bei einem von Ablagerungen völlig freien Filter bei niedrigen Motordrehzahlen wesentlich geringer als bei höheren Dreh zahlen ist, führt dies dazu, daß bei einem zunächst bei niedrigen Motordrehzahlen laufenden Motor eine Additiv zugabe erst dann erfolgt, wenn der für den oberen Dreh zahlbereich ausgelegte Druckverlust erreicht ist. Dies führt in der Praxis dazu, daß bei Übergang von niedrigen zu höheren Drehzahlen ein erhebliches kurzzeitiges Über schreiten des zulässigen Druckverlustes hingenommen werden muß.This method has the disadvantage that an additive regardless of the speed of the engine and thus Accumulation of exhaust gas always only when one for the designed in the upper speed range done. On the other hand, since the pressure drop at a filter completely free of deposits at low Engine speeds significantly lower than at higher speeds is paid, this leads to the fact that in the case of low engine speeds running engine an additive only added when the for the upper turn designed pressure loss is reached. This leads in practice to the transition from low a significant short-term overspeed at higher speeds tolerated pressure drop got to.

Bei einem Verfahren nach der US-PS 42 99 600 wird nach motorisch Kraftstoff zum Herbeiführen des Rußabbrenners direkt in das Abgasfilter eingeführt. Das Abgasfilter be steht dort aus zwei Filterkammern, die abwechselnd ent weder von dem Abgas durchströmt werden oder gegenüber dem Abgasstrom gesperrt sind, um das Filtermaterial zu re generieren. Dabei erfolgt die Klappensteuerung u. a. auch in Abhängigkeit der Motorlast und/oder der Motordrehzahl. Wie bei dem Verfahren nach der eingangs genannten DE 31 11 228 A1 erfolgt die Additivzugabe regelmäßig erst dann, wenn ein Rußabbrennen bei den jeweils gerade herrschenden Betriebsverhältnissen zur Beschränkung des Abgasgegendruckes auf ein in diesem Betriebszustand zulässiges Maß notwendig ist.In a method according to US Pat. No. 4,299,600, is used motor fuel to bring about the soot burner inserted directly into the exhaust filter. The exhaust filter be stands there from two filter chambers, which alternately ent are not flowed through by the exhaust gas or against the Exhaust gas flow are blocked to re filter material to generate. The flap control u. a. also depending on the engine load and / or engine speed. As with the procedure according to the above In DE 31 11 228 A1, the additive is only regularly added then, if a soot burning off at the respective straight prevailing operating conditions to limit the Exhaust back pressure to a in this operating state permissible dimension is necessary.

Weiterhin ist es aus dem in dem SAE-Paper 8 30 083 ver öffentlichten Vortrag, der auf dem International Congress and Exhibition vom 28. 02.-04. 03. 83 in Detroit/Michigan unter dem Titel "Thermal and Catalytic Regeneration of Diesel Particulate Traps" gehalten wurde und von dem Autoren W.R. Wade, J.E. White, J.J. Florek, and H.A. Cikanek stammt, bekannt, katalytisch wirkende Additive bereits dem im Motor zu verbrennenden Kraftstoff beizu fügen. Die Zugabe der Additive erfolgt dort kontinuierlich während des gesamten Motorbetriebes und dient dazu, die Entzündungstemperatur für den in dem Abgasfilter abge lagerten Ruß herabzusetzen. Nachteilig bei diesem Ver fahren ist es, daß die Additive während des gesamten Motorbetriebes beigefügt werden und diese, bzw. deren chemische Folgeprodukte, das Filter zusetzen können.Furthermore, it is from the ver in SAE paper 8 30 083 public lecture at the International Congress and Exhibition from February 28th to 04th 03. 83 in Detroit / Michigan under the title "Thermal and Catalytic Regeneration of Diesel Particulate Traps "was held by and Authors W.R. Wade, J.E. White, J.J. Florek, and H.A. Cikanek comes, known, catalytically active additives already the fuel to be burned in the engine put. The additives are added continuously there during the entire engine operation and serves the Ignition temperature for the abge in the exhaust filter stored soot. A disadvantage of this Ver It is driving the additives throughout Motor operation and be attached, or their chemical Follow-up products that can clog filters.

Ausgehend von dem zuletzt beschriebenen Verfahren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Additivzugabe nur dann vorzunehmen, wenn einerseits der Druckverlust des Abgasfilters ein bestimmtes Maß überschreitet und anderer seits die Voraussetzungen für ein Ingangsetzen des Ruß abbrennens vorliegen.Based on the last method described the object of the invention, the additive only to be carried out if, on the one hand, the pressure loss of the Exhaust filter exceeds a certain level and others on the one hand, the preconditions for starting soot burning are present.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Bei diesem Verfahren erfolgt die Additivzugabe in Abhängig keit einerseits der Betriebstemperatur in dem Abgas filter und andererseits eines gleichzeitig von dem Druck verlust und der Motordrehzahl abhängigen Wertes. Dieser Wert setzt sich aus Funktionen in Abhängigkeit der Motor drehzahl zusammen. Es sind dies zwei Funktionen, von denen die eine f _(n) eine Funktion des Druckverlustes bei einem Abgasfilter ohne Ablagerungen in Abhängigkeit der Motor drehzahl ist und die andere Funktion a _(n) den bei den einzelnen Motordrehzahlen durch Ablagerung zuzulassenden Maximalzusatzdruckverlust, bis zu dem noch keine Additiv zugabe erfolgen soll, angibt.This object is achieved by a method with the characterizing features of patent claim 1. In this method, the additive is added depending on the one hand the operating temperature in the exhaust gas filter and on the other hand a value dependent on the pressure loss and the engine speed. This value consists of functions depending on the engine speed. These are two functions, of which one f _{(n) is} a function of the pressure loss in an exhaust gas filter without deposits depending on the engine speed and the other function a _{(n) is} the maximum additional pressure loss to be permitted by deposits at the individual engine speeds, up to the no additive should be added yet.

Der Mengenstrom der zuzuführenden Additive wird zweck mäßigerweise von der Motordrehzahl abhängig gemacht.The volume flow of the additives to be fed is used made moderately dependent on the engine speed.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und zwar zeigtAn embodiment is shown in the drawing and shows

Fig. 1 ein Diagramm des Abgasdruckverlustes im Filter in Abhängigkeit der Motor drehzahl, Fig. 1 is a diagram speed of the exhaust gas pressure loss in the filter function of the engine,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des erfindungs gemäßen Regelverfahrens. Fig. 2 is a block diagram of the control method according to the Invention.

In dem Diagramm nach Fig. 1 zeigt die Kurve A den Druck verlust über der Motordrehzahl bei einem Filter ohne Ruß ablagerungen. Die Kurve B ist eine beliebig vorgebbare Grenzkurve für den Druckverlust, der bei den einzelnen Motordrehzahlen noch ohne Zugabe von Additiven hinge nommen werden soll. Der vorgegebene Verlauf der Grenzkurve B erfolgt unter der Maßgabe, daß bei kleiner Motordrehzahl der Druckverlust durch Rußablagerungen gerade so groß wer den darf, daß bei einer plötzlichen Steigerung der Dreh zahl auf höhere Werte der bei einer vorbestimmten höheren Drehzahl festgelegte maximal zulässige Druckverlust noch nicht überschritten wird.In the diagram of Fig. 1, curve A shows the pressure loss over the engine speed with a filter without soot deposits. Curve B is an arbitrarily definable limit curve for the pressure loss that should be accepted at the individual engine speeds without the addition of additives. The predetermined course of the limit curve B takes place under the proviso that at a low engine speed, the pressure loss due to soot deposits is just as great that, in the event of a sudden increase in the speed to higher values, the maximum permissible pressure loss set at a predetermined higher speed is not exceeded becomes.

Nach dem in Fig. 2 dargestellten Blockschaltbild erfolgt die Regelung der Additive in den Brennstoff auf folgende Weise.According to the block diagram shown in FIG. 2, the additives in the fuel are regulated in the following way.

An dem Abgasfilter 1 wird der Abgasdruckverlust ermittelt und in einem Druckumwandler 2 in ein elektrisches Signal überführt. Von dem Motor wird über einen Frequenz-Spannungs- Wandler 3 die Drehzahl in Form eines elektrischen Signales ermittelt. Die Signale aus den Wandlern 2 und 3 werden einem Vergleicher 4 zugeführt. In diesem Vergleicher wird die in Fig. 1 dargestellte Kurve B ermittelt und festgestellt, ob der Druckverlust in dem Abgasfilter 1 ober- oder noch unter halb dieser Kurve liegt. Liegt er oberhalb der genannten Kurve, so wird auf ein Stellglied 5 ein Signal zur Förde rung von Additiven aus einem Tank 6 in die Kraftstoffzuführ leitung 7 vor der Einspritzpumpe 8 ausgelöst. Die Menge der zuzuführenden Additive wird durch einen Taktgeber 9 bestimmt, der seine Impulse von einem Drehzahlgeber 10 des Verbrennungs motors erhält. Der Taktgeber 9 beeinflußt die Mengenzugabe in der Weise, daß die Zugabemenge pro Zeiteinheit bzw. die Zeitabstände bei intermittierend zugegebenen gleichgroßen Mengen mit steigender Drehzahl entsprechend zunehmen. Eine Zugabe von Additiven erfolgt durch das Stellglied 5 aller dings erst und nur dann, wenn die im Punkt 11 vor dem Abgasfilter 1 gemessene und als Signal 12 dem Stellglied zugeführte Abgastemperatur einen Mindestwert überschritten hat, bei dem je nach Art der zugegebenen Additive ein Ruß- Abbrennen erfolgen kann.The exhaust gas pressure loss is determined at the exhaust gas filter 1 and converted into an electrical signal in a pressure converter 2 . The engine uses a frequency-voltage converter 3 to determine the speed in the form of an electrical signal. The signals from the converters 2 and 3 are fed to a comparator 4 . In this comparator curve B shown in FIG. 1 is determined and it is determined whether the pressure loss in the exhaust gas filter 1 is above or below half of this curve. If it lies above the curve mentioned, a signal for conveying additives from a tank 6 into the fuel supply line 7 in front of the injection pump 8 is triggered on an actuator 5 . The amount of additives to be supplied is determined by a clock 9 , which receives its pulses from a speed sensor 10 of the internal combustion engine. The clock generator 9 influences the quantity addition in such a way that the addition quantity per unit of time or the time intervals increase correspondingly with increasing quantities with intermittently added quantities with increasing speed. Additives are only added by the actuator 5 and only when the exhaust gas temperature measured in point 11 upstream of the exhaust gas filter 1 and supplied to the actuator as signal 12 has exceeded a minimum value at which, depending on the type of additives added, a soot Burning can take place.

Claims

1. A method for adding catalytically active additives in the fuel of internal combustion engines to start the combustion of soot deposited in a filter from the engine exhaust gas, characterized in that the addition is controlled and only

(a) above a certain predetermined temperature of the exhaust gas and
(b) in the event of a pressure loss of the exhaust gas in the filter above a value K = f _(n) + a _(n) which is dependent on the engine speed, where f _{(n) is} a function of the pressure loss in the case of an exhaust gas filter without deposits and a _{(n )} indicates the maximum additional pressure drop to be permitted at the individual engine speeds due to deposits, up to which no additive should be added yet.

2. The method according to claim 1, characterized, that the volume flow of the additives to be fed from the Engine speed is made dependent.